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钙钛矿太阳能电池效率达到18.12%并改善滞后效应

光伏电池组件  来源:pv-magazine  作者:姚金楠  2020/6/10 9:23:27  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:日本九州大学的科学家已开发出一种用于钙钛矿电池生产的表面处理方法。他们提出这种方法可以减少滞后现象。钙钛矿光伏器件受困于这种效应,因为它们的输出取决于先前的输入而非其即时状态,从而影响了预测性能的准确性。

在钙钛矿电池中,滞后效应与材料的组成密切相关。按通常看法,界面附近的离子迁移和非辐射复合是造成这种效应的原因。 九州大学研究小组提出,钙钛矿光伏器件中的电池衰减以及电流-电压滞后现象,可以通过使用富勒烯衍生物C60吡咯烷-3-甲酸(CPTA)材质的自组装单层膜(Sam)对电池的氧化锡(SnO2)层进行化学修饰加以抑制。研究人员表示,他们采用这种方法克服了钙钛矿太阳能电池性能的两个最常见的难题。

研究成果

该团队运用CPTA-Sam方法开发出八种平面电池器件,转换效率为18.06%至18.12%。他们在接近最大功率点的100 mW/cm−2的连续照明下,将它们与未经CPTA-Sam修饰的类似电池进行了稳定性方面的比较。

九州大学的科学家们观察到,未经CPTA-Sam处理的电池转化效率远远低于经过修饰的新设计。研究小组表示,“本研究中值得一提的是,未经CPTA-Sam处理的钙钛矿太阳能电池在连续照明1000小时后,功率转换效率并未降低。此外,即使在摄氏60度的高温条件下,CPTA-Sam型电池仍能在有光照时保持更高的稳定性。”

这些学者们发现未经CPTA-Sam处理的电池出现了明显的电流-电压滞后效应,但在经过化学修饰的电池器件中,即使在60摄氏度下也未观察到这种现象。

原因

九州大学的研究人员表示,除了离子迁移效应外,当SnO2表面用不同方式进行处理时,不平衡的电荷传输、铁电电容效应,以及缺陷诱导的电子陷阱等因素都可能在电池中同时发生变化,而这些因素已确定会诱发光电流密度-电压(J-V)滞后效应。

理解电流-电压滞后效应如何影响钙钛矿电池的性能,仍是这种技术在实现商业化生产之前需要克服的主要障碍之一。韩国成均馆大学的科学家去年发表的一篇论文指出,我们已经大致了解影响滞后效应的各种参数,但对钙钛矿器件中受扫描方向影响的J-V曲线的研究很少。这项研究建议通过新的方法探索消除滞后效应的钙钛矿太阳能电池,并提出界面工程可能是一种行之有效的方法。

原标题:钙钛矿太阳能电池效率达到18.12%并改善滞后效应

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