近日，來自寧波科技(ji)大學(xue)、湖南工程學(xue)院、杭納納米制造(zao)設備(bei)有限公司和馬來西亞(ya)沙巴(ba)大學(xue)的研究人(ren)員開(kai)發了一(yi)種(zhong)具有基(ji)于鉛碳負離(li)子(zi)(zi) (Pb–C) 的界面(mian)鈍化器的倒(dao)(dao)鈣鈦(tai)礦太陽能電(dian)池–)，據報道，該器件實現了倒(dao)(dao)置鈣鈦(tai)礦 PV 器件有史以來最(zui)高的開(kai)路電(dian)壓。鉛碳負離(li)子(zi)(zi)層負責減(jian)少鈣鈦(tai)礦層和電(dian)子(zi)(zi)傳(chuan)輸層之間界面(mian)處(chu)的缺陷。

倒置鈣(gai)鈦(tai)礦電(dian)(dian)池(chi)或“p-i-n”電(dian)(dian)池(chi)在(zai)(zai)內稟鈣(gai)鈦(tai)礦層(ceng)(ceng)(ceng) i 的(de)(de)(de)(de)底(di)部(bu)具有(you)空穴選(xuan)擇性(xing)觸點 p，電(dian)(dian)子傳(chuan)遞層(ceng)(ceng)(ceng) n 位于(yu)頂部(bu)。傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)鹵(lu)化物鈣(gai)鈦(tai)礦電(dian)(dian)池(chi)具有(you)相同的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構，但(dan)結(jie)(jie)(jie)構相反——“n-i-p”布局。在(zai)(zai) n-i-p 結(jie)(jie)(jie)構中，太陽(yang)能電(dian)(dian)池(chi)通過(guo)電(dian)(dian)子傳(chuan)輸(shu)層(ceng)(ceng)(ceng) (ETL) 側被(bei)照亮;在(zai)(zai) P-I-N 結(jie)(jie)(jie)構中，它通過(guo)空穴傳(chuan)輸(shu)層(ceng)(ceng)(ceng) (HTL) 表面(mian)被(bei)照亮。倒置鈣(gai)鈦(tai)礦太陽(yang)能電(dian)(dian)池(chi)以其令人印象深刻的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)而聞名，但(dan)一(yi)直(zhi)受到相對較低(di)的(de)(de)(de)(de)效率的(de)(de)(de)(de)阻礙(ai)。這個(ge)問題主要出現(xian)在(zai)(zai)鈣(gai)鈦(tai)礦層(ceng)(ceng)(ceng)與電(dian)(dian)子傳(chuan)輸(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)相遇(yu)的(de)(de)(de)(de)地方，導致能量損(sun)失而不是(shi)轉化為有(you)用的(de)(de)(de)(de)功率，主要是(shi)由載流子復合引(yin)起的(de)(de)(de)(de)，尤(you)其是(shi)在(zai)(zai)鈣(gai)鈦(tai)礦和電(dian)(dian)子傳(chuan)輸(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)之間的(de)(de)(de)(de)界面(mian)處(chu)。

該團(tuan)隊解(jie)釋說，鉛碳(tan)負離(li)子(zi)(zi)絡合(he)物(wu)是探索和了(le)解(jie)最(zui)少(shao)的(de)碳(tan)絡合(he)物(wu)物(wu)種之一，到目前為(wei)止，僅在液相中觀察到。在他們最(zui)近的(de)工(gong)作(zuo)中，研究(jiu)人(ren)員報(bao)告(gao)了(le)塊狀鉛碳(tan)陰離(li)子(zi)(zi)絡合(he)物(wu)的(de)合(he)成(cheng)，并著手(shou)探索它們對(dui)鈣鈦礦太陽能(neng)電池光電特性的(de)影響。

科學家們(men)(men)解釋說(shuo)，在碳(tan)負(fu)離(li)子(zi)(zi)處理(li)下，殘留的鉛陽離(li)子(zi)(zi) (Pb2+) 在界面上可以被中和并完全(quan)協調。他(ta)們(men)(men)使用光(guang)致發光(guang) (PL) 映射和掃描電子(zi)(zi)顯微鏡 (SEM) 圖像(xiang)對鈣鈦礦(kuang)薄膜的特(te)性進行(xing)了(le)(le)全(quan)面研究，發現碳(tan)負(fu)離(li)子(zi)(zi)鈍化減少了(le)(le)富含缺(que)陷的結構域(yu)并減少了(le)(le)鈣鈦礦(kuang)表面的晶(jing)粒隔(ge)離(li)。

該小(xiao)組(zu)(zu)用由氧(yang)化銦(yin)錫 (ITO) 制(zhi)成的襯底、作為 HTL 的自組(zu)(zu)裝單層(ceng) (SAM)、鈣鈦(tai)礦吸收劑(ji)、Pb-C 制(zhi)造了太(tai)陽(yang)能電池–鈍化劑(ji)、基于苯基 C61-丁酸(suan)甲酯(zhi) (PCBM) 的 ETL、浴(yu)銅堿 (BCP) 緩(huan)沖層(ceng)和銀 (Ag) 金(jin)屬觸點。

據報道，在(zai)標準照明條件下進行(xing)測(ce)試，該設(she)備的效(xiao)率高達 25.16%，開(kai)路電壓為(wei) 1.17 V，短(duan)路電流(liu)密(mi)度為(wei) 25.30 mA/cm2填充因子為(wei) 85.0%。

據(ju)科學家(jia)稱(cheng)，性能主要歸(gui)因于(yu) 1.17 V 的高(gao)(gao)開路電(dian)(dian)壓(ya)(ya)和 0.38 V 的最小(xiao)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)損耗。據(ju)說該(gai)團隊實(shi)現了倒置鈣鈦(tai)礦 PV 器(qi)件(jian)有史(shi)以來最高(gao)(gao)的開路電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。

展(zhan)望未來，該研究小(xiao)組正計劃研究其他具有不同陽(yang)離子的鉛碳陰離子絡合物，預計這(zhe)些絡合物將合成更多的晶體，并且應該會找(zhao)到太(tai)陽(yang)能(neng)光伏以(yi)外的應用。