【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化學物理研究所太陽能研究部薄膜太陽能電池研究組(DNL1606組)劉生忠研究員、王開副研究員團隊與中國科學院上海高等研究院李東棟研究員、中國科學院過程工程研究所苗青青研究員合作，設計并合成了不同烷基鏈長的聚離子液體，在寬帶隙鈣鈦礦與電子傳輸層之間構建了一個疏水的氫鍵聚合物網(wǎng)絡，制備出高效率的寬帶隙鈣鈦礦太陽電池和鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池。
 

　　近年來，鈣鈦礦太陽電池因具有可低溫制備，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點受到大家的廣泛關注。單結鈣鈦礦太陽電池的認證能量轉化效率(PCE)迅速地從2009年的3.8%提高到現(xiàn)在的26.1%。為進一步提高現(xiàn)有太陽電池的效率，研究人員致力于制備疊層太陽電池。寬帶隙鈣鈦礦被認為是疊層電池中頂電池的理想吸收層，然而，寬帶隙鈣鈦礦電池的發(fā)展受限于器件電壓損失高、缺陷濃度高、光照相分離和鈣鈦礦與傳輸層能級失配等問題。劉生忠團隊長期致力于高效穩(wěn)定的寬帶隙鈣鈦礦電池及其應用研究，早期采用兩親性的染料分子Z907構建自組裝單分子層并應用于帶隙為1.74eV的鈣鈦礦電池，獲得高效穩(wěn)定器件，在室內(nèi)光伏和全鈣鈦礦疊層電池領域中取得優(yōu)異結果(Adv. Energy Mater.，2022)。隨后，團隊提出了環(huán)境老化提升寬帶隙鈣鈦礦電池的策略(Nano Energy，2023)，制備出高效的寬帶隙鈣鈦礦電池。
 

　　本工作中，該團隊設計并合成了不同烷基鏈長的聚離子液體，構建了一個疏水的氫鍵聚合物網(wǎng)絡，將其作為寬帶隙鈣鈦礦與電子傳輸層之間的界面鈍化層。該策略可以抑制非輻射復合損失，促進載流子傳輸，顯著提高開路電壓和填充因子，從而大幅提高器件效率。結果表明，優(yōu)化后的單結寬帶隙鈣鈦礦電池效率達到23.18%，開路電壓達到1.25V。氫鍵聚合物網(wǎng)絡也可抑制離子遷移，并作為防止水和氧侵入的屏障層，使器件表現(xiàn)出出色的熱穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。該團隊進一步制備了鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池，器件效率達到28.24%，并展現(xiàn)出良好的運行穩(wěn)定性。
 

　　相關研究成果以“Hydrophobic Hydrogen-Bonded Polymer Network for Efficient and Stable Perovskite/Si Tandem Solar Cells”為題，于近日發(fā)表在《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)上。該工作的第一作者是我所DNL1606組博士研究生劉璐。上述工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金等項目的資助。(文/圖 劉璐、徐翹楚)