近年來，采用溶液法制備鈣鈦礦太陽電池取得很大進(jìn)展，小面積鈣鈦礦太陽電池轉(zhuǎn)換效率已達(dá)25.5%。然而，溶液法制備技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)大面積均勻制備、高通量連續(xù)生產(chǎn)，并且溶液法制備技術(shù)會造成鈣鈦礦電池中存在溶劑殘留，進(jìn)而影響鈣鈦礦太陽電池的穩(wěn)定性。
本工作采取真空交替沉積技術(shù)并結(jié)合低真空低溫退火策略，有效調(diào)控鈣鈦礦薄膜的形核和晶粒生長，在400cm2剛性和300cm2柔性基底上實(shí)現(xiàn)大尺寸、高致密、高質(zhì)量CsxFA1-xPbI3薄膜制備，結(jié)合Spiro-OMeTAD空穴傳輸層制備的鈣鈦礦太陽電池，轉(zhuǎn)換效率達(dá)21.32%，是文獻(xiàn)可查的真空法制備鈣鈦礦太陽電池的最高轉(zhuǎn)換效率。此外，合作團(tuán)隊(duì)還結(jié)合真空法制備的空穴傳輸層，實(shí)現(xiàn)了全真空法制備鈣鈦礦太陽電池，轉(zhuǎn)換效率達(dá)18.89%，未封裝鈣鈦礦太陽電池可在空氣環(huán)境下暗態(tài)保存189天，效率提升1%，展示了全真空法制備鈣鈦礦太陽電池具有較高的穩(wěn)定性。
該研究表明，全真空法制備技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性鈣鈦礦太陽電池的大面積、高通量制備，對于推動鈣鈦礦太陽電池的產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。
相關(guān)研究成果以題為“High-Throughput Large-Area Vacuum Deposition for High-Performance Formamidine-based Perovskite Solar Cells”發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy&Environmental Science)上。該工作的第一作者是陜西師范大學(xué)馮江山副研究員和我所DNL1606組焦玉驍助理研究員。上述工作得到中科院A類先導(dǎo)專項(xiàng)“臨近空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”、國家自然科學(xué)基金、111工程基金、中央高校基金和知識創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。(文/圖 王輝)
