新能源技术研究院麦耀华团队在Chemical Engineering Journal发表研究成果:绿色反溶剂调控钙钛矿薄膜显著提升NiOx基反式光伏器件开路电压

近日,信息科学技术学院新能源技术研究院麦耀华团队在国际期刊Chemical Engineering Journal(IF=16.744)上发表题为“Green antisolvent-mediators stabilize perovskites for efficient NiOx-based inverted solar cells with Vocapproaching 1.2V”的研究论文。暨南大学为通讯单位,硕士研究生王子璇和刘立明为共同第一作者,王有生副研究员、万梅秀副教授和麦耀华教授为文章共同通讯作者。

(论文截图)

短短几十年间,单节钙钛矿太阳电池的光电转化效率达到了25.7%,可媲美硅等广泛商业化的光伏器件,但稳定性问题仍然制约其快速的商业化进程。值得注意的是,基于无机NiOx的反式结构钙钛矿太阳电池具有稳定性高、制备工艺简单、成本低等优点被广泛关注。然而,多晶钙钛矿薄膜在NiOx薄膜表面生长易形成异质结界面缺陷,如钙钛矿晶粒任意生长、多孔洞、埋底界面缺陷等特征,导致严重的开路电压损失,进而制约反式光伏器件的性能。

鉴于此,暨南大学麦耀华教授团队报道了通过绿色反溶剂中间体构建高质量钙钛矿复合薄膜层,进而获得高的开路电压(Voc)、高稳定的NiOx基反式钙钛矿太阳能电池及组件(图1)。研究人员发现,采用乙酸乙酯溶剂(EA)联合聚甲基丙酸甲酯(PMMA)作为绿色、简单、环保的反溶剂中间体诱导内部钙钛矿晶粒生长,同时钝化界面缺陷和体缺陷从而减少非辐射复合。此外,PMMA中的C=O官能团与钙钛矿内部的Pb2+和FA+发生相互作用进而稳定钙钛矿光吸收层。制备的反式钙钛矿太阳能电池获得高的开路电压(接近1.20 V)和高的光电转换效率(22.21%),组件效率接近18%,6节子电池电压高达7.044 V。在空气中200天后,器件稳定性仍然保持其初始效率的95%以上。该研究工作为绿色反溶剂法钝化钙钛矿薄膜缺陷,进一步实现高效稳定的NiOx基反式钙钛矿太阳电池提供了很重要的方向。

(图为氧化镍基反式钙钛矿太阳能电池及组件性能)

本工作得到了国家自然科学基金青年基金项目、广东省基础与应用基础研究基金项目、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141204

(信息科学技术学院新能源技术研究院)

责编:苏倩怡