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環(huán)境下交變場控制鈣鈦礦的光伏性能

發(fā)布時間：2020-08-28 作者：Giruy 分享到：

近年來，雜化金屬鹵化物鈣鈦礦以其在高吸光度、高載流子遷移率、帶隙可調(diào)等方面的優(yōu)勢，在**的光電子器件中發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，鈣鈦礦太陽電池要進入下一步的產(chǎn)業(yè)化，環(huán)境穩(wěn)定性還存在很大的挑戰(zhàn)。為了生長更加優(yōu)質(zhì)的鈣鈦礦薄膜，以提高其穩(wěn)定性，主流的化學(xué)試劑處理方法，除了繁瑣的工藝外，還存在產(chǎn)生對環(huán)境污染的化學(xué)廢液；并且它們的形成強烈依賴于由濃度梯度確定的機械力或熱擴散，材料組分或形式的任何變化都可能導(dǎo)致后處理甚至整個方法的巨大差異。對于可擴展、穩(wěn)定和適用的設(shè)備而言，這是不可避免的障礙。

為了解決這一難題，上海交通大學(xué)太陽能研究所沈文忠教授、劉洪博士課題組首次在環(huán)境條件下采用低頻交變電場（AEF）實現(xiàn)了鈣鈦礦太陽電池19.08%的轉(zhuǎn)換效率，并且器件體現(xiàn)出**的穩(wěn)定性。研究團隊開發(fā)了一種新穎而又簡便易行，且不會產(chǎn)生多余有毒廢液的綠色物理場調(diào)控AEF法。通過調(diào)控物理場，可以**地影響鈣鈦礦晶粒、晶疇尺寸。不僅如此，場強還可以對微晶的織構(gòu)和晶格常數(shù)產(chǎn)生**的影響；更為重要的是，離子運動也同薄膜形態(tài)和結(jié)構(gòu)的變化相互得到驗證，最后得到了更大晶粒，更小缺陷的鈣鈦礦薄膜；空氣中，MAPbI3的反式結(jié)構(gòu)（P-I-N）器件中，通過匹配器件的能帶結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)19.08%的效率；并且與對照樣品相對比，AEF器件穩(wěn)定性也得到了很大的提高。

基于這項研究，作者揭示了AEF輔助粒子運動在鈣鈦礦成核中的重要性，為生長出優(yōu)質(zhì)的鈣鈦礦薄膜開辟了一種新的途徑。相關(guān)論文近日以back cover形式發(fā)表在Advanced Functional Materials上（DOI: 10.1002/adfm.202004652）。論文**作者為博士研究生程振東，劉洪博士和沈文忠教授為該論文的共同通訊作者。

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