【科技前沿】钙钛矿太阳能电池研究实现新突破

西安电子科技大学微电子学院郝跃院士团队的陈大正博士最近在Journal of Materials Chemistry A期刊上首次报道了一种基于TeO2/Ag透明电极的正型(n-i-p)异质结双面高效钙钛矿太阳能电池，该电池分别获得了20.96%和17.36%的双面能量转换效率，双面因子达到82%，为同期国际最高水平，该成果入选2019 Journal of Materials Chemistry A HOT Papers。<?xml:namespace prefix = "o" ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /> 双面(bifacial)光伏电池是一种正面和反面都可以接受光照而产生电流、电压的器件。在同等面积下，双面电池单位面积发电量比单面电池有了极大的提升，平均高出10%~35%左右，已经成为一种降本增效的新兴高效光伏发电技术。近年来，凭借吸光系数高、载流子寿命长、电荷迁移率高等优异性能，基于有机金属卤化物半导体吸光材料的钙钛矿太阳能电池一直广受关注。 突破钙钛矿太阳能电池的顶电极材料是最为关键的，这是因为顶电极材料同时要求具有良好的透光性与导电性。郝跃院士指出“金属薄膜电极因具有电导率高、工艺成熟、机械柔性好、适合大面积制备的特点，是极具潜力的透明电极材料。然而，金属薄膜在可见光和近红外区域的相对较差的透光率限制了其直接应用。”为此，团队在钙钛矿电池中引入了一种新型的TeO2/Ag光场调节电极结构，通过在超薄Ag(11 nm)顶电极上增加了一层TeO2(40 nm)光学耦合层，显著改善了电极的透光性，大幅提升了光电流密度；同时使用PEAI界面修饰，实现了开路电压和填充因子的有效提升，使大面积钙钛矿太阳能电池也表现出了优异的光电性能和稳定的工艺重复性。