鈣鈦礦太陽能光伏電池作為一種低成本光伏技術(shù)，其光電轉(zhuǎn)化效率的認(rèn)證紀(jì)錄已經(jīng)達(dá)到了23.7%。鈣鈦礦太陽能電池效率的快速提升主要?dú)w功于三個方面的研究：組分工程、結(jié)晶過程調(diào)控和電荷傳輸層改性。

近日，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)院譚海仁教授課題組與多倫多大學(xué)Edward Sargent教授課題組共同發(fā)表了鈣鈦礦太陽能電池的最新研究成果。研究揭示，原位背接觸鈍化對鈣鈦礦太陽能電池光電性能有顯著的提升，以該技術(shù)制備的平面型鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)態(tài)效率達(dá)到21.6%。

含原位背接觸鈍化的鈣鈦礦太陽能電池器件結(jié)構(gòu)

太陽能電池的性能依賴于在界面處有效電荷載流子提取，電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL）通常是重?fù)诫s的，以確保足夠的導(dǎo)電性；然而，這種重?fù)诫s也會提高導(dǎo)鈣鈦礦/ ETL（HTL）界面的復(fù)合損失。

在鈣鈦礦吸收層（上圖a）頂部，即在n-i-p器件中的鈣鈦礦/ HTL界面處的接觸鈍化，需要更精細(xì)的化學(xué)處理以確保鈣鈦礦薄膜不被破壞。在n-i-p結(jié)構(gòu)太陽能電池中的鈣鈦礦/ HTL界面處實(shí)施接觸鈍化并降低界面復(fù)合損失，同時能夠有效地提取空穴。

本研究提供了一種新型的原位背接觸鈍化策略，受晶體硅電池中本征非晶硅實(shí)現(xiàn)接觸鈍化的啟發(fā)，本研究使用一種本征（未摻雜）的半導(dǎo)體聚合物薄膜對鈣鈦礦電池實(shí)現(xiàn)原位背接觸鈍化。

研究發(fā)現(xiàn)，聚合物的半導(dǎo)體特性以及他們與鈣鈦礦的能帶匹配對實(shí)現(xiàn)高開壓和高填充因子起到了關(guān)鍵作用。通過應(yīng)用原位背接觸鈍化策略，在1.53 eV帶隙的平面鈣鈦礦電池中實(shí)現(xiàn)了1.15 V的開路電壓和83％的填充因子以及21.6％的穩(wěn)態(tài)效率，這是平面器件中報(bào)道的最高效率之一。

譚海仁教授和Sargent教授為共同通訊作者，譚海仁教授課題組網(wǎng)頁：https://hairentan.wixsite.com/nju-solarlab-ch

Tan F, Tan H, Saidaminov M I, et al. In Situ Back‐Contact Passivation Improves Photovoltage and Fill Factor in Perovskite Solar Cells[J]. Advanced Materials, 2019: 1807435.