鈣鈦礦太陽能電池（PSC）憑借其高效率、 低成本和可制備性， 成為了下一代光伏技術的重要方向。 然而， 鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性問題， 尤其是其對濕度的敏感性， 一直是限制其走向大規(guī)模應用的關鍵障礙。

為了突破這一瓶頸， 科研人員在過去幾年里發(fā)展了許多策略來提升鈣鈦礦太陽能電池的抗?jié)裥浴?/span> 目前優(yōu)化的鈣鈦礦太陽能電池的研究方法主要包括以下幾個方面：

l  材料組分優(yōu)化: 通過改變鈣鈦礦層的組分，例如摻雜不同的陽離子或陰離子， 來提高其光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

l  界面工程: 改善鈣鈦礦層與電極之間的界面， 減少界面缺陷和能量損失， 提高電池的整體效率。

l  添加劑使用: 在鈣鈦礦材料中引入添加劑， 例如配位溶劑和配位添加劑， 以改善晶體質(zhì)量和薄膜形貌。

l  封裝技術: 開發(fā)高效的封裝方法來保護鈣鈦礦材料， 減少其在潮濕和氧氣環(huán)境中的降解， 從而提高電池的使用壽命。

l  穩(wěn)定劑應用: 使用化學穩(wěn)定劑來提升鈣鈦礦太陽能電池的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。

l  結構設計: 通過設計不同的電池結構， 例如迭層或多結鈣鈦礦太陽能電池， 以提高其光捕獲能力和光電轉(zhuǎn)換效率。

l  光管理技術: 應用反射膜、 光子晶體等技術來優(yōu)化光的吸收和利用， 提升電池的效率。

l  制備工藝改進: 優(yōu)化鈣鈦礦薄膜的制備工藝， 例如旋涂法、 氣相沉積法等， 以獲得高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。

但現(xiàn)有的方法往往存在局限性， 例如： 僅僅覆蓋在材料表面的保護層無法有效阻止水分進入鈣鈦礦層， 或在器件制備過程中引入額外的材料， 可能會降低效率或者影響材料的穩(wěn)定性。

近期， 韓國成均館大學 Nam-Gyu Park 教授團隊 在 ACS Energy Lett. 期刊上發(fā)表了一篇具有開創(chuàng)性的研究成果。 他們通過 “原位微封裝" 的巧妙設計， 為解決鈣鈦礦材料的抗?jié)裥詥栴}提供了一條新的道路。

Nam-Gyu Park 教授是韓國成均館大學化學工程學院教授， 也是韓國成均館大學能源科學與技術研究所（SIEST） 的負責人， 他帶領的研究團隊長期專注于鈣鈦礦材料的合成、 器件設計以及性能優(yōu)化方面， 在國際期刊發(fā)表過大量高質(zhì)量論文。

【微封裝： 巧妙的設計， 為鈣鈦礦太陽能電池筑起一道堅固的防線】

該團隊突破性地使用 環(huán)氧樹脂 (bisphenol A diglycidyl ether) 和 異佛爾酮二胺 (isophorone diamine) 進行原位聚合反應, 在鈣鈦礦材料的晶界處形成了一層致密的聚合物薄膜， 將鈣鈦礦晶粒包裹起來， 形成了類似“微封裝"的結構。

這一巧妙的設計， 不僅有效地提高了鈣鈦礦材料的抗?jié)裥裕?/span> 而且為鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性帶來了雙重益處:

i.           缺陷鈍化: “微封裝" 可以有效地鈍化鈣鈦礦材料表面的缺陷， 減少了界面處的不良復合， 提升電池效率。

ii.           隔水防潮: “微封裝" 結構如同一道屏障， 阻擋了水分進入鈣鈦礦層， 有效保護鈣鈦礦材料免受潮濕環(huán)境的破壞， 提高器件穩(wěn)定性。

【開啟鈣鈦礦太陽能電池無限潛力新時代】

采用 “微封裝" 技術制備的鈣鈦礦太陽能電池， 不僅獲得了 95 倍的抗?jié)裥蕴嵘?更保持了 80% 的初始效率 165 小時。 這一成果證明了 “微封裝" 技術 對于提高鈣鈦礦太陽能電池抗潮濕能力和穩(wěn)定性的有效性。

此外， 由于 “微封裝" 技術是一種原位操作， 沒有引入額外的材料， 因此能夠保留材料的特性， 提升電池性能， 降低制造成本。

“微封裝" 技術突破了傳統(tǒng)抗?jié)癫呗缘木窒扌裕?為提高鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性提供了一種全新的思路。 這項研究成果具有巨大的應用潛力， 為鈣鈦礦太陽能電池的實際應用打下了堅實的基礎。

未來， 科研人員可以進一步研究“微封裝"技術， 探索更優(yōu)的材料和制備工藝， 實現(xiàn)更高效、更穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池， 為推動可再生能源的發(fā)展貢獻更大的力量。

該團隊通過巧妙的原位微封裝技術， 成功克服了鈣鈦礦太陽能電池的抗?jié)裥詥栴}， 顯著提升了其效率和穩(wěn)定性， 為鈣鈦礦太陽能電池的應用打開了新的思路， 推動了光伏技術的不斷發(fā)展。

重要技術參數(shù)：

抗?jié)裥?/span>: 提高了 95 倍的抗?jié)裥?/span>

長期穩(wěn)定性: 在 70% 的相對濕度下， 保持 80% 的初始效率超過 165 小時。

關鍵技術: 原位微封裝

參考文獻

Microencapsulation of Grain Boundaries for Moisture-Stable Perovskite Solar Cells _ ACS Energy Lett. 2024 _ DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01150

【本研究參數(shù)圖】

Figure S15. (a) Statistical photovoltaic parameters of reverse scanned (solid lines) and forward scanned (dashed lines) Jsc, Voc, FF and PCE and (b) best performing J-V data of control, R-, Hand PoEC-processed PSCs. Perovskite films were not post-treated with 4MeO-PEAI

Figure S19. EQE and integrated Jsc of the control and PoEC-processed PSCs

Figure S20. (a) Ideality factors derived from light intensity dependent Voc from J-V curves for

(b) control and (c) PoEC-processed PSCs.

     推薦設備

     QE-R_光伏 / 太陽能電池量子效率測量解決方案

具有以下特色優(yōu)勢：

高精度: QE-R 系統(tǒng)采用高精度光譜儀和校準光源，確保 EQE 測量的準確性和可靠性。

寬光譜范圍:QE-R 系統(tǒng)的光譜范圍覆蓋紫外到近紅外區(qū)域，適用于各種光伏材料和器件的 EQE 測量。

快速測量:QE-R 系統(tǒng)具有快速掃描和數(shù)據(jù)采集功能，能夠高效地進行 EQE 光譜測量。

易于操作:QE-R 系統(tǒng)軟件界面友好，操作簡單方便，即使是初學者也能輕松上手。

多功能:QE-R 系統(tǒng)不僅可以進行 EQE 測量，還可以進行反射率、透射率等光學特性的測量，具有多功能性。

文獻參考自 ACS Energy Lett. 2024 _ DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01150

本文章為Enlitech光焱科技改寫 用于科研學術分享 如有任何侵權  請來信告知