港城市大Alex Jen示范让叠层电池寿命超过1千小时
随着能源需求的增长和对可再生能源的关注,太阳能电池技术的发展成为了研究的重点。传统的单结太阳能电池受制于肖克利-奎瑟极限,为了突破这一限制,香港城市大学Alex Jen团队研究人员开始探索叠层太阳能电池(TSC)的设计,将两个或多个具有不同带隙的亚细胞堆栈在一起,以捕获更广泛的光谱范围,从而提高整体的转换效率。在众多的TSC设计中,钙钛矿/有机叠层太阳能电池(P/O TSC)由于其高效率和潜在的低成本,受到了广泛的关注。这些器件结合了无机钙钛矿材料的高吸收系数和有机材料的可调带隙,使得P/O TSCs能够在有限的空间内捕获更多的太阳光,从而提高功率转换效率(PCE)。然而,钙钛矿/有机叠层太阳能电池P/O TSCs面临的主要挑战之一是长期稳定性,尤其是在实际运行条件下。光诱导的溴化物分离和热应力是导致这些器件性能衰退的主要原因。为了改善这一问题,本研究开发了两种多功能添加剂,基于9,10-蒽醌-2-磺酸(AQS),以调节全无机钙钛矿的结晶过程,并通过氧化还原穿梭效应抑制溴化物分离,从而提高相位稳定性。这些添加剂还能与具有特定功能基团和偶极矩的有机阳离子结合,有效降低缺陷密度并调整界面能阶排列。本研究由香港城市大学Alex Jen团队发表于Angewandte Chemie International Edition 八月号 (DIO: 10.1002/anie.202412515),其研究目的是通过这些多功能添加剂的应用,实现高效率、高稳定性的倒置无机钙钛矿/有机叠层太阳能电池,以推动该技术向实际应用迈进。研究结果表明,使用这些添加剂的单结无机钙钛矿太阳能电池达到了18.59%的高PCE,开路电压接近1.3 V,并且由此制成的叠层太阳能电池在连续运作下展现了超过1000小时的T90寿命,显示了这些添加剂在提高器件稳定性和效率方面的潜力。