以乙烯二为基础的"空洞"Pb/Sn矿具有理想的带隙,产生更高效率和稳定的太阳能电池

科学领域:

• 材料科学
• 可再生能源
• 固态化学

背景情况:

• 化太阳能电池 (PSC) 实现了与商业电池相当的高功率转换效率.
• 目前的PSC使用带间隙不理想的吸收器 (1.5-1.6 eV),限制了进一步的PCE增强.
• 减少PSC中的含量是可持续发展的一个关键研究目标.

研究的目的:

• 设计具有较窄带间隙 (1.2-1.4 eV) 的混合Pb/Sn矿,以提高单结太阳能电池的效率.
• 通过加入乙烯二 (en) 滴定来提高Pb/Sn吸收物的化学稳定性和性能.
• 研究新型3D空洞矿结构的结构和电子特性.

主要方法:

• 混合Pb/Sn矿的合成,其中包含乙烯二 (en) 基:
• 使用晶体密度,单晶X射线衍射和核磁共振 (NMR) 光谱学的结构特征.
• 使用开发的矿吸收器制造和性能测试太阳能电池,包括MABr顶层优化.

主要成果:

• 经过证明的FA$_{0.5}$MA$_{0.5}$Sn$_{0.5}$Pb$_{0.5}$I$_{3}$矿具有理想的带间隙在1.27~1.38 eV之间.
• 形成3D空洞无机矿结构,导致Pb/Sn空缺增加和化学稳定性提高.
• 减少暗流,降低载体陷密度,增加矿薄膜的载体寿命,从而提高了20%的效率和增强了空气稳定性.
• 优化太阳能电池的吸收率达到了17.04%.

结论:

• 这种指示成功地创建了稳定的3D空心混合Pb/Sn矿结构,具有高性能太阳能电池所需的带间隙.
• 这些新型矿为减少含量提供了有前途的途径,同时提高了单环节和多环节太阳能电池的效率和运行稳定性.
• 这些发现强调了工程矿架构在推进光伏技术方面的潜力.