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研究發(fā)現(xiàn)綠色反溶劑調(diào)控鈣鈦礦薄膜顯著提升效率
作者：朱漢斌 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)  
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近日，Chemical Engineering Journal刊發(fā)了暨南大學(xué)新能源技術(shù)研究院教授麥耀華團(tuán)隊(duì)最新研究成果：綠色反溶劑調(diào)控鈣鈦礦薄膜顯著提升氧化鎳（NiOx）基反式光伏器件開(kāi)路電壓。暨南大學(xué)為該論文通訊單位，碩士研究生王子璇和劉立明為共同第一作者，王有生副研究員、萬(wàn)梅秀副教授和麥耀華教授為共同通訊作者。
短短幾十年間，單節(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了25.7%，可媲美硅等廣泛商業(yè)化的光伏器件，但穩(wěn)定性問(wèn)題仍然制約其快速的商業(yè)化進(jìn)程。值得注意的是，基于無(wú)機(jī)NiOx的反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)電池具有穩(wěn)定性高、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛關(guān)注。然而，多晶鈣鈦礦薄膜在NiOx薄膜表面生長(zhǎng)易形成異質(zhì)結(jié)界面缺陷，如鈣鈦礦晶粒任意生長(zhǎng)、多孔洞、埋底界面缺陷等特征，導(dǎo)致嚴(yán)重的開(kāi)路電壓損失，進(jìn)而制約反式光伏器件的性能。
該研究報(bào)道了通過(guò)綠色反溶劑中間體構(gòu)建高質(zhì)量鈣鈦礦復(fù)合薄膜層，進(jìn)而獲得高的開(kāi)路電壓（Voc）、高穩(wěn)定的NiOx基反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及組件。研究人員發(fā)現(xiàn)，采用乙酸乙酯溶劑（EA）聯(lián)合聚甲基丙酸甲酯（PMMA）作為綠色、簡(jiǎn)單、環(huán)保的反溶劑中間體誘導(dǎo)內(nèi)部鈣鈦礦晶粒生長(zhǎng)，同時(shí)鈍化界面缺陷和體缺陷從而減少非輻射復(fù)合。
此外，PMMA中的C=O官能團(tuán)與鈣鈦礦內(nèi)部的Pb2+和FA+發(fā)生相互作用進(jìn)而穩(wěn)定鈣鈦礦光吸收層。制備的反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池獲得高的Voc（接近1.20 V）和高的光電轉(zhuǎn)換效率（22.21%），組件效率接近18%，6節(jié)子電池電壓高達(dá)7.044 V。在空氣中200天后，器件穩(wěn)定性仍然保持其初始效率的95%以上。
該研究工作為綠色反溶劑法鈍化鈣鈦礦薄膜缺陷，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的NiOx基反式鈣鈦礦太陽(yáng)電池提供了很重要的方向。
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金項(xiàng)目、中央高�；�本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141204
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