近期，刘志勇课题组的研究成果“High-performance perovskite solar cells based on passivating interfacial and intergranular defects ”在国际著名期刊Solar Energy Materials and Solar Cells上发表。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110555
平面结构钙钛矿太阳能电池因其制备工艺简单、成本较低而受到越来越多的关注。然而，钙钛矿太阳能电池的性能受到钙钛矿和电荷传输层之间界面处缺陷诱导电荷复合的限制。本研究在钙钛矿/空穴输运层界面引入一层薄膜状聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层钝化界面缺陷和晶间缺陷，获得了高的开路电压(1.18 V)，最佳装置稳态功率转换效率为20.5%，这一优化的电池中迟滞现象基本可以忽略。飞秒激光瞬态吸收测量证实这一钝化器件的非辐射复合有了明显的降低，莫特-肖特基测量表明钝化器件的平带电位和载流子密度得到了改善，同时开路电压也有所提高。此外，PMMA膜还能保护钙钛矿膜不受水分和氧气的侵蚀。在相对湿度为60%的环境条件下，未密封装置仍能保持95%的初始效率一个月，该方法解决了界面复合的主要局限性之一，显示了其在提高钙钛矿太阳能电池性能方面的潜力。
图1. (a、b)钙钛矿太阳能电池中的电荷传输原理图。(c)钝化装置的能级图以及PMMA的加入对钙钛矿层和HTL层之间电荷传输过程的影响。(d、e)断面(ITO/钙钛矿/PMMA/Ag)的FESEM图像及相应的EDS线扫描谱图。
研究生刘朋飞为论文第一作者，刘志勇和袁明鉴为论文的共同通讯作者。本文的研究工作得到了国家基金委、河南省科技厅、河南省光伏材料重点实验室、河南省前沿物理与清洁能源特色优势学科的经费支持。