西工大&深圳**院AM：基于硒化鉛納米晶體的異質外延生長助力實現高穩定性寬帶隙PSCs

主要內容：

西北工業大學王洪強教授、劉哲教授，以及中國科學院深圳**技術研究院李偉民教授帶領其科研團隊，針對鈣鈦礦基疊層太陽能電池領域的關鍵技術瓶頸展開了深入探索。鈣鈦礦基疊層太陽能電池被視為實現高效太陽能轉換**潛力的技術路徑，然而，混合鹵化物鈣鈦礦頂電池在持續光照條件下易發生相分離現象，這會導致疊層器件整體功率輸出急劇下降，嚴重制約了其商業化應用進程。

為攻克這一難題，研究團隊創新性地提出將無配體硒化鉛（PbSe）納米晶體引入前驅體溶液，以此促進混合鹵化物鈣鈦礦的異質外延生長。實驗結果表明，PbSe的引入顯著提升了鈣鈦礦薄膜的質量，使得薄膜均勻性大幅提升且缺陷密度大幅降低，從而有效抑制了鹵化物相分離現象的發生。

基于這種經過優化的鈣鈦礦薄膜，研究團隊成功制備出寬帶隙（1.68 eV）的鈣鈦礦Cs?.??(FA?.??MA?.??)?.??Pb(I?.??Br?.??)? p-i-n型器件。該器件在性能測試中表現出色，功率轉換效率（PCE）高達22.87%，填充因子（FF）達到84.79%。尤為值得一提的是，在1個太陽光強度的持續光照下進行**功率點（MPP）跟蹤1000小時后，該鈣鈦礦太陽能電池仍能保持其初始效率的88%，充分證明了其優異的光穩定性。

此外，研究團隊還進一步拓展了實驗研究范疇，通過將半透明的鈣鈦礦電池與銅銦鎵硒（CIGS）太陽能電池進行機械堆疊，成功構建出四端（4T）鈣鈦礦-銅銦鎵硒疊層電池。這種創新結構的疊層電池展現出了高達28.24%的光電轉換效率，為疊層太陽能電池的性能提升開辟了新的途徑。

在研究過程中，團隊采用液相脈沖激光燒蝕（LPPL）工藝精心制備了硒化鉛（PbSe）納米晶體，并將其精準摻入鈣鈦礦薄膜中。通過異質外延生長技術，團隊成功獲得了低缺陷密度且均勻性**的薄膜，這一成果為抑制鹵化物相分離、提升器件性能提供了有力支撐。

本研究不僅深入揭示了亞穩態納米晶體在結晶過程中對鉛-鹵化物八面體結構的調控潛力，顯著抑制了光誘導的相分離現象，還展示了PbSe納米晶體的嵌入以及異質外延生長方法在提升疊層太陽能電池光穩定性方面的巨大應用前景。這一研究成果為鈣鈦礦基疊層太陽能電池的進一步發展提供了重要的理論依據和技術支撐，有望推動該領域取得更加突破性的進展。

文獻信息：

Heteroepitaxy with PbSe Nanocrystals Enables Highly Stable Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells

Yuhui Jiang, Pengfei Guo, Ruihao Chen, Liming Du, Xingchao Shao, Xiuhai Zhang, Yu Zheng, Ning Jia, Zhiyu Fang, Luyao Ma, Xu Zhang, Zhen Li, Chunlei Yang, Yi Hou, Fen Lin, Weimin Li, Zhe Liu, Hongqiang Wang

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202501312

- 產品咨詢及購買請聯系我們 -