鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）因其優(yōu)異的光電轉換效率和低成本制備，在過去十年間引發(fā)了廣泛的研究熱潮，并被認為是最有潛力替代傳統(tǒng)硅太陽能電池的下一代光伏技術之一。 近年來，PSCs 的效率不斷提升，并在 NREL 的效率認證數(shù)據(jù)中屢創(chuàng)新高。

嘉興大學李在房教授團隊聯(lián)合杭州電子科技大學嚴文生教授和瑞典林雪平大學高鋒教授，近期取得重大突破，成功開發(fā)了一種新的表面后處理策略，采用乙基硫代乙酸酯（ET）作為配體分子，有效調控了鈣鈦礦薄膜的性質，提高了器件的效率和穩(wěn)定性。 這項研究成果發(fā)表在國際著名期刊《Advanced Functional Materials》上。

鈣鈦礦太陽能電池效率提升的挑戰(zhàn)

鈣鈦礦材料作為夾層式鈣鈦礦太陽能電池 (PSCs) 的核心，其質量對于器件的進一步發(fā)展至關重要。然而，由于鈣鈦礦層中存在不利缺陷以及不可控的結晶過程，鈣鈦礦太陽能電池的效率提升面臨著巨大挑戰(zhàn)。

乙基硫代乙醇酸酯（ET）：多功能表面調控的利器

團隊創(chuàng)新地將乙基硫代乙酸酯（ET）作為配體分子，應用于鈣鈦礦薄膜的表面后處理。ET 的引入，可以有效地實現(xiàn)鈣鈦礦薄膜的多功能調控：

l降低表面能，促進晶粒生長： ET 可以降低鈣鈦礦晶面的表面能，誘導晶粒的二次生長，最終形成結晶性更高、缺陷密度更低的薄膜，提升器件的穩(wěn)定性和效率。

l缺陷鈍化： ET 分子中的羰基和硫醇基團可以與 Pb2+ 離子發(fā)生配位，形成雙齒錨定，有效地鈍化了鈣鈦礦表面的缺陷。

l優(yōu)化鈣鈦礦/ET/C60 界面電荷傳輸： ET 的引入，可以改善鈣鈦礦層與電子傳輸層 (ETL) 之間的能級匹配，從而提高電荷傳輸效率。

l增強光電轉換效率: 作為鈣鈦礦材料中的添加劑，有助于優(yōu)化鈣鈦礦層的結晶質量，從而提高光電轉換效率。

l降低製造成本：可以簡化製造工藝，降低製造成本，使大規(guī)模生產更具經濟性。

創(chuàng)新策略突破性的成果

l基于 FA0.85Cs0.15Pb(I0.95Br0.05)3 和 FA0.9MA0.05Cs0.05Pb(I0.95Br0.05)3 的 PSCs 效率分別提高到 22.42% 和 23.56% (經認證為 23.29%)。

l采用 FA0.85Cs0.15Pb(I0.95Br0.05)3 制備的大面積器件 (1.03 cm2) 實現(xiàn)了 20.01% 的能量轉換效率。

lET 表現(xiàn)出有效的 I2 和 PbI2 管理能力，有效地抑制了器件的加速降解和鉛泄漏。

lET 的多重作用，使器件在 800 小時的環(huán)境穩(wěn)定性測試和 1500 小時的熱穩(wěn)定性測試中表現(xiàn)出顯著的提升，在熱穩(wěn)定性測試中，器件仍保持其初始效率的 80.4%。

參數(shù)圖

Fig S1.展示了近年來報道的 FACs 基反式鈣鈦礦太陽能電池 PSCs 的效率。

Fig S11. 太陽光模擬器用于測試不同條件下制備的 PSCs 的 J-V 特性，并計算其 PCE、VOC 和 FF，展示了不同器件的性能參數(shù)?；?/span> FACs 的 PSCs，器件面積為 (a) 0.0975 cm2、(b) 1.03 cm2 的 J-V 曲線、Voc、Jsc 和 FF 的統(tǒng)計分布。 (c) 基于 FAMACs 的 PSCs，器件面積為 0.0975 cm2 的 J-V 曲線、Voc、Jsc 和 FF 的統(tǒng)計分布。

Fig S13. (a) (b) 太陽光模擬器用于測試器件的 J-V 特性，并觀察其輸出功率; (c) 量子效率測試系統(tǒng)用于測量器件的 EQE，評估其在不同波長光照下的光電轉換能力。

本參數(shù)采用光焱科技QE-R 光伏 / 太陽能電池量子效率測量解決方案及SS-X 系列AM1.5G 標準光譜太陽光模擬器

原文出處: advanced functional materials

推薦設備_

1.      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：

l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。

l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。

l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。

l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。

l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。

2. SS-X系列集成式解決方案 _AM1.5G 標準光譜太陽光模擬器+ 軟件: IVS-KA6000 + IVS-KA-Viewer

AM1.5G 標準光譜太陽光模擬器

lA+ 光譜：接近 AM1.5G 標準光譜

lA+ 輻照度的時間不穩(wěn)定性

lSS-IRIS：自主研發(fā)技術自動光強操控

l適合與手套箱集成的輸出光束方向

IVS-KA6000：IV測量軟件 所有 SS-X 系列太陽光模擬器都可以通過 IVS-KA6000 軟件進行控制，該軟件是 IV 測量軟件，可用于準確的 PV 表征。不僅是光閘，輸出光輻照度也可以通過 IVS-KA6000 IV 軟件進行操控，幫助用戶輕松完成不同光強下復雜的 IV 測試或 Sun- Voc測試。來自 IVS-KA6000 的所有 IV 數(shù)據(jù)都可以通過 IVS-KA-Viewer 讀取和分析，這是另一款多功能分析軟件。

KA-Viewer IV 分析軟件 可以大幅縮短用戶的數(shù)據(jù)處理時間，并可加快整體工藝改進研發(fā)的時程。