北京大學在鈣鈦礦太陽能電池方面取得重要進展

近日，北京大學深圳研究生院信息工程學院周航長聘副教授課題組在國際綜合期刊Advanced Science上發(fā)表題為“Room Temperature Ionic Liquid Capping Layer for High Efficiency FAPbI3 Perovskite Solar Cells with Long-Term Stability”的文章，該研究使用醋酸正丁胺（BAAc）室溫沉積在鈣鈦礦層（FAPbI3）上，實現(xiàn)了24.76%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）和高達1.19V的開路電壓（Voc）。此外，基于BAAc薄膜的鈣鈦礦太陽能微型組件的PCE達到20.47%，表明該方法對于制備大面積、均勻、高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜是有效的。

離子液體鹽作為鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的添加劑時，可以提高太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。然而，離子液體作為添加劑的成功與否高度依賴于前驅(qū)體配方和鈣鈦礦結(jié)晶過程，這給工業(yè)規(guī)模的實施帶來了挑戰(zhàn)。在本研究中，一種室溫旋涂的離子液體—醋酸正丁胺（BAAc），被證實是一種理想的鈣鈦礦（FAPbI3）薄膜鈍化劑。與其他鈍化方法相比，室溫BAAc封蓋層（BAAc RT）對FAPbI3鈣鈦礦表面缺陷的鈍化更加均勻和徹底。此外，它為空穴提取提供了更好的能級匹配。結(jié)果表明，具有BAAc封蓋層的n-i-p鈣鈦礦太陽電池的PCE為24.76%， Voc為1.19V，Voc損耗約330mV。采用BAAc RT制備的鈣鈦礦微型組件（有效面積12cm2）的PCE達到20.47%，證明了該方法制造大面積鈣鈦礦太陽能電池的有效性和可行性。此外，BAAc鈍化層還提高了未封裝的FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池的長期穩(wěn)定性，在室溫下相對濕度為35%的空氣環(huán)境中儲存時，T80壽命可達3500小時。

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周航為該論文通訊作者，信息工程學院博士生婁強為論文的第一作者，博士生陳彤，碩士生徐鑫鑫、呂雪晴、仇麗雯，博士后徐政杰以及國家納米中心周二軍研究員，香港科技大學林彥宏教授，深圳大學李貴君教授也在工作中作出了重要貢獻。這項工作得到了國家自然科學基金、深圳市科技計劃項目的資助。

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