全钙钛矿串联太阳能电池有望实现光伏发电,其功率转换效率高于单结电池的详细平衡极限,同时保留了与金属卤化物钙钛矿光伏相关的低成本、重量轻和其他优势。然而,全钙钛矿串联电池的效率和稳定性受到基于 Sn-Pb 的窄带隙钙钛矿电池的限制。美国国家可再生能源实验室朱凯和童金辉等人研究发现,混合准二维(准二维)结构添加剂形成提供了关键的缺陷控制,以显著改善结构和光电窄带隙(1.25 eV)Sn-Pb钙钛矿薄膜的性质。混合准二维结构是由大体积有机阳离子苯乙基铵(PEA+)和胍(GA+)组成的(PEA)2GAPb2I7。
本文要点:
1)这种二维增材工程产生了具有低暗载流子密度(~1.3 × 1014 cm-3)、长体载流子寿命(~9.2 μs)和低表面复合速度(~1.4 cm s-1)的 Sn-Pb 基吸光层。
2)在单结 Sn-Pb 钙钛矿电池上获得了22.1%效率;在全钙钛矿两端串联器件上实现了25.5% 的效率,具有2.12V高光电压和优异的运行稳定性。
Tong, J., Jiang, Q., Ferguson, A.J. et al. Carrier control in Sn–Pb perovskites via 2D cation engineering for all-perovskite tandem solar cells with improved efficiency and stability. Nat Energy (2022).
https://doi.org/10.1038/s41560-022-01046-1