新型摻雜劑顯著提升鈣鈦礦型太陽能電池效率

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雙氟磺酰亞胺鋰鹽（Li-TFSI）通常被用作一種有效的摻雜劑，以改善最先進的“n–i–p結構”鈣鈦礦型太陽能電池（PSC）中螺氧甲胺的導電性和空穴遷移率。然而，由于鋰離子（Li+）的超吸濕性和遷移性，這種摻雜會嚴重導致器件不穩定。

近日，德國亥姆霍茲埃爾朗根-紐倫堡可再生能源研究所(HIERN)李寧（注：音譯）和中國電子科技大學電子科學與工程學院教授賈春陽聯合團隊提出了一種新型摻雜劑，有望使鈣鈦礦型太陽能電池的轉換效率和穩定性顯著提升。相關成果發表在《材料化學》上。

在本研究中，聯合團隊提出了一種具有疏水性和高遷移阻隔性的摻雜劑——氟化Fe-Cl（F20TPP），作為螺環中Li-TFSI的潛在替代物。優化后的PSC功率轉換效率最高可達21.53%，穩定效率超過21%。

此外，使用新型的摻雜劑后，PSC的長期穩定性顯著提高，在經過太陽輻照度為100毫瓦/平方厘米的白光發光二極管連續照明900小時后，該器件仍保持其初始效率的84%；在無封裝的環境中，即便在50天后，PSC仍保持其初始效率的89%。

聯合團隊相信，這項工作通過結合模擬和實驗研究，解決了Li-TFSI基鈣鈦礦型太陽能電池中的內在和外在不穩定性的基本問題。本研究開發的新型摻雜劑可有效滿足未來光伏應用的需求，具有良好的效率和器件穩定性。