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如今，基于金屬鹵化物-鈣鈦礦的太陽能電池是最有前景的光電技術(shù)之一。在過去幾年里，研究人員通過調(diào)整鈣鈦礦的組成、優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)以及使用新的封裝技術(shù)，從而大幅度的提高了這些器件的長期運(yùn)行穩(wěn)定性。然而，若是想進(jìn)一步提高其長期運(yùn)行的穩(wěn)定性，則還需要進(jìn)一步的改進(jìn)鈣鈦礦太陽能電池。其中，在鈣鈦礦活性層中的離子遷移是最難調(diào)控的，特別是在光照和熱作用下。

今日，牛津大學(xué)的Henry J. Snaith、瑞典林雪平大學(xué)的高峰和Sai Bai（共同通訊作者）聯(lián)合報(bào)道了他們將離子液體加入到鈣鈦礦薄膜中，接著再加入到正負(fù)本征光電器件中，提高了器件效率，并顯著提高了器件的長期穩(wěn)定性。在70-75^oC的模擬全光譜太陽光照射下，連續(xù)運(yùn)行超過1800 h后，最穩(wěn)定的封裝器件的性能僅下降了5%左右，并且評估器件下降到其峰值性能的80%，所需的時(shí)間約是5200 h。總之，該研究是在高強(qiáng)度條件下，研究長期運(yùn)行、穩(wěn)定的太陽能電池的代表，為人類向更高可靠性鈣鈦礦光電技術(shù)邁出了關(guān)鍵的一步。研究成果以題目為“Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations”（題目有誤，正確題目請見原文鏈接）發(fā)表在國際頂級期刊Nature上。

【圖文解讀】

圖一、器件結(jié)構(gòu)和表征

圖二、BMIMBF₄在鈣鈦礦活性層中的組成和對離子遷移的影響

圖三、薄膜穩(wěn)定性與含有PbI₂和BMIM-離子液體的相互作用

圖四、在全光譜太陽光和熱應(yīng)力共同作用下的器件穩(wěn)定性

綜上所述，作者提出了一種簡單、廣泛適用的方法，極大的提高了鈣鈦礦太陽能電池長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。該方法是邁向穩(wěn)定的基于鈣鈦礦光電技術(shù)的又一個(gè)里程碑，并且可能適用于使用金屬鹵化物鈣鈦礦的其他光電應(yīng)用。

文獻(xiàn)鏈接：Planar perovskite solar cells with long-term stability using ionic liquid additives (Nature, 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-1357-2)

 

來源：材料人