应变诱导铷掺入宽带隙钙钛矿可降低光电压损失:为串联太阳能电池开辟新路径

时间:2025年4月5日
来源:SCIENCE 44.7

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为解决宽带隙(WBG)钙钛矿中铷(Rb)阳离子混合易形成非钙钛矿相的问题,研究人员开展了相关研究。结果发现晶格应变能将 Rb 离子锁定在三重卤化物 WBG 钙钛矿晶格的 α 相,减少光电压损失。这一成果对提升钙钛矿太阳能电池性能意义重大。

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在宽带隙(WBG)钙钛矿中,A 位阳离子混合有助于提升光伏性能,但铷(Rb)阳离子混合通常会形成非钙钛矿相。研究发现,晶格应变能把 Rb 离子固定在三重卤化物 WBG 钙钛矿晶格的 α 相中,防止其相分离形成富含 Rb - 铯的非钙钛矿相。这一过程与氯离子的容纳相互配合,促进卤化物在整个薄膜体积内均匀分布。最终得到的 1.67 电子伏特的 WBG 钙钛矿在 1 个太阳等效辐照下光致发光量子产率超 14%,对应准费米能级分裂约 1.34 电子伏特。制备出的 WBG 钙钛矿太阳能电池开路电压()达 1.30 伏,为辐射极限的 93.5%,实现了 WBG 钙钛矿中相对于理论极限的最低光电压损失。
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