UNIST能源化学工程学院的Sang Il Seok教授领导的研究小组在钙钛矿太阳能电池(PSC)中，通过在电子传输层和钙钛矿层之间形成一个夹层，以减少界面缺陷，创造了25.8%的新效率记录。导致了电力转换效率的下降。据研究小组称，这一新记录是迄今为止世界上最高的功率转换效率(PCE)。此外，通过国家可再生能源实验室(NREL)认证的该记录也是最高的确认转换效率，为25.5%。
研究团队指出，在钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿和电荷传输层之间的界面含有高浓度的缺陷，特别是深层缺陷，这大大降低了器件的功率转换效率。为减少这些界面缺陷所作的努力主要集中在表面钝化。然而，由于电子传输层表面的表面处理剂在覆盖钙钛矿薄膜时可能会溶解，因此钝化与电子传输层界面的钙钛矿表面一直是困难的。
“或者，如果电子传输层和钙钛矿层之间能够形成相干界面，那么界面缺陷可能就不是一个问题，”研究团队说。
在本研究中，研究小组报告了通过cl键合SnO2与含cl的钙钛矿前驱体耦合，在SnO2电子传输层和卤化物钙钛矿吸光层之间形成了夹层。
根据研究小组的说法，这种夹层具有原子相干特性，增强了钙钛矿层的电荷提取和传输，减少了界面缺陷。“这种共格夹层的存在使我们能够制造出在标准光照下具有25.8%的能量转换效率的钙钛矿太阳能电池，”研究小组说，并补充说，即使在连续光照500小时后，未封装的器件也能保持大约90%的初始效率。他们预计，这些发现为设计金属卤化物钙钛矿和电子传输层之间的缺陷最小化界面提供了指导方针。
该研究结果已发表在2021年10月号的《自然》杂志上。该研究还由半导体材料与器件工程研究生院教授泰柱(UCRF)、浦项工科大学加速器实验室光束研究部的金敏圭(音译)博士、UNIST能源化学工程系的闵汉烈(音译)等人参与。Do Yoon Lee (UNIST能源与化学工程系)。它得到了韩国国家研究基金会和国防发展机构(ADD)的支持。
期刊引用
Hanul Min, Do Yoon Lee, Junu Kim等人，“SnO2电极上具有原子相干夹层的钙钛矿太阳能电池”，《自然》(2021年)。
