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新紀(jì)錄！中山大學(xué)鈣鈦礦電池填充因子86.6%

2022-02-07 11:17

由中山大學(xué)和澳大利亞國立大學(xué)的科學(xué)家組成的一個(gè)國際研究小組，實(shí)現(xiàn)了迄今為止報(bào)告的任何尺寸鈣鈦礦電池的最高填充因子－ 86．6％。

該電池在《自然》雜志上發(fā)表的“填充因子超過 86％的厘米級(jí)鈣鈦礦太陽能電池”研究中有所描述。

該鈣鈦礦太陽能電池采用氮摻雜二氧化鈦（TiOxNy）電子傳輸層制造，旨在改善電池鈣鈦礦吸收體和電極之間的電荷傳輸，樣品大小為 1 平方厘米，其認(rèn)證的功率轉(zhuǎn)換效率為 22．6％，平均填充因子為 85．3％。而冠軍電池則實(shí)現(xiàn)了23．3％的功率轉(zhuǎn)換效率、1．193 V的開路電壓、22．80 mA cm2的短路電流和86．6％的填充因子。

這是1－cm2 鈣鈦礦太陽能電池的最高認(rèn)證效率，也是任何尺寸鈣鈦礦電池報(bào)告的最高填充因子

該裝置采用氮摻雜二氧化鈦（TiOxNy）電子傳輸層構(gòu)建，旨在改善電池鈣鈦礦吸收體和電極之間的電荷傳輸。TiOxNy電子傳輸層是通過濺射制備的，成本非常低，是大面積鈣鈦礦太陽能電池的理想電子傳輸層，可以用于獨(dú)立的鈣鈦礦電池或鈣鈦礦－硅串聯(lián)的頂部電池。

TiO x N y 薄膜是通過在氧氣氛中通過受控退火溫度氧化濺射的氮化鈦薄膜來制造的。高分辨率透射電子顯微鏡（TEM）成像顯示，沉積后的薄膜并非完全結(jié)晶，并且具有無定形對(duì)比度以及特征尺寸范圍為 10 nm 至 20 nm 的結(jié)晶顆粒分布。薄膜在 300 至 550 攝氏度的溫度下退火，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在 450 攝氏度以上退火的薄膜表現(xiàn)出更高的導(dǎo)電性和更高的透光率。

該器件建立在玻璃基板、氟摻雜氧化錫（FTO）電極、 TiO x N y層、鈣鈦礦薄膜和由聚（3－己基噻吩）和銅酞菁組成的混合空穴傳輸層上。在標(biāo)準(zhǔn)照明條件下運(yùn)行 200 小時(shí)后，未封裝的電池也能夠保持 98．7％的初始效率。

在穩(wěn)定性測試中，科學(xué)家測試了不同工藝的鈣鈦礦電池，所有電池在 1，000 小時(shí)后都能保持超過 90％的初始效率。但科學(xué)家們?nèi)哉J(rèn)為，盡管光浸泡和濕熱穩(wěn)定性測試都顯示出令人鼓舞的結(jié)果，但這些不足以保證鈣鈦礦電池在熱、光和濕壓力同時(shí)作用的實(shí)際操作條件下的穩(wěn)定性。

原文標(biāo)題 : 新紀(jì)錄！中山大學(xué)鈣鈦礦電池填充因子86.6%

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