研究人员制造相异质结全无机钙钛矿太阳能电池效率超过21.5%

多年来，随着新光伏材料和设计的发现，太阳能技术变得越来越先进。虽然基于有机和无机卤化物钙钛矿材料混合物的太阳能电池已成为众多研究的主题并取得了良好的性能，但这些电池通常难以大规模制造。

韩国全南大学的研究人员最近推出了一种完全基于无机钙钛矿的替代太阳能电池设计。他们在《自然能源》杂志上推出的太阳能电池可以更容易大规模制造，同时仍然可以实现令人鼓舞的功率转换效率(PCE)。

该论文的主要作者SawantaS.Mali博士告诉TechXplore：“钙钛矿界以前的努力主要使用单结和单相来制造钙钛矿太阳能电池，并使用危险的反溶剂。”

“相反，我们引入了一种无反溶剂热风方法，用于在环境条件下制造β(β)-CsPbI3相，并且使用简单的方法将γ(γ)-CsPbI3相沉积到β-CsPbI3底层上热蒸发方法。这两个阶段在电荷提取过程中都发挥着关键作用，导致>21.5%的功率转换效率。

Sawanta博士和他的同事最近工作的主要目标是使用一种易于扩大规模的开发方法来制造完全基于无机钙钛矿的新型太阳能电池。最终，他们使用热空气和热蒸发沉积技术制造了太阳能电池，该技术在环境条件下工作，不需要极性溶剂(即同时含有正电荷和负电荷的液体)。

“我们引入了一种无反溶剂热风方法，用于在环境条件下制造底部β-CsPbI3相，然后使用简单的热蒸发方法将γ-CsPbI3相沉积到β-CsPbI3底层上，”Dr.萨万塔解释道。“这两个相在电荷提取过程中都发挥着关键作用。我们方法的独特优势是两层都是通过无反溶剂沉积技术沉积的。”

作为他们最近研究的一部分，Sawanta博士和他的同事使用他们提出的方法来制造原型太阳能电池，其PCE高达21.59%。值得注意的是，他们还在电池的CsPbI3层中添加了更少的添加剂来稳定吸收层的光敏相，例如DMAI和PEAI。

“我们正在加工一种全无机钙钛矿组合物，它比传统的有机-无机杂化钙钛矿组合物更具热稳定性，”Sawanta博士说。“因此，这种方法将适合制造高度稳定、长寿命的钙钛矿模块。”

当从实验室扩展到现实世界的太阳能模块时，该团队的设计表现出18.43%的PCE和18.08cm2的有效面积。这些初步结果凸显了该团队的方法在开发超大型钙钛矿太阳能电池模块(PSM)并可靠评估其稳定性方面的潜力。

Sawanta博士和他的同事最近的工作可以为开发基于全无机钙钛矿或其他卤化物钙钛矿成分的其他太阳能电池铺平道路。总的来说，这些努力可能会导致这些太阳能电池在未来得到广泛采用。

“在我接下来的研究中，我想采用这种相异质结方法来制造串联、三结或多结全无机钙钛矿太阳能电池，目前这是我们的首要任务，”Sawanta博士补充道。

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