大面積柔性鈣鈦礦薄膜 中科院大連化學物理研究所供圖

 

真空沉積鈣鈦礦薄膜示意圖 中科院大連化學物理研究所供圖

近日，中科院大連化學物理研究所研究員劉生忠團隊與陜西師范大學副研究員馮江山團隊合作，在大面積鈣鈦礦太陽電池研究方面取得新進展。他們采用真空沉積法并結合低溫退火策略，制備了400平方厘米剛性和300平方厘米柔性高質量甲脒基鈣鈦礦薄膜，并將此薄膜運用到蒸發甲脒基鈣鈦礦太陽電池上，獲得了文獻可查蒸發鈣鈦礦太陽電池的最高轉換效率。相關研究成果發表在《能源與環境科學》上。

近年來，采用溶液法制備鈣鈦礦太陽電池取得很大進展，小面積鈣鈦礦太陽電池轉換效率已達25.5%。然而，溶液法制備技術很難實現大面積均勻制備、高通量連續生產，并且溶液法制備技術會造成鈣鈦礦電池中存在溶劑殘留，進而影響鈣鈦礦太陽電池的穩定性。

該研究中，采取真空交替沉積技術并結合低真空低溫退火策略，有效調控鈣鈦礦薄膜的形核和晶粒生長，在400平方厘米剛性和300平方厘米柔性基底上實現大尺寸、高致密、高質量CsxFA1—xPbI3薄膜制備，結合Spiro—OMeTAD空穴傳輸層制備的鈣鈦礦太陽電池，轉換效率達21.32%，是文獻可查的真空法制備鈣鈦礦太陽電池的最高轉換效率。此外，合作團隊還結合真空法制備的空穴傳輸層，實現了全真空法制備鈣鈦礦太陽電池，轉換效率達18.89%，未封裝鈣鈦礦太陽電池可在空氣環境下暗態保存189天，效率提升1%，展示了全真空法制備鈣鈦礦太陽電池具有較高的穩定性。

研究表明，全真空法制備技術可以實現高效率、高穩定性鈣鈦礦太陽電池的大面積、高通量制備，對于推動鈣鈦礦太陽電池的產業化具有重要意義。