钙钛矿太阳能电池在材料与器件方面的突破

从中国科学院化学研究所官网获悉，中科院化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室科研人员于近期与相关合作者们开发了一种风刀涂布方法，实现了大面积钙钛矿薄膜、电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL）的高质量涂布，在全程不需旋涂和反溶剂的情况下，获得了转换效率（PCE）可达20％以上的电池器件，为高效率钙钛矿光伏器件的低成本规模化制备提供了一种思路。

其中，在HTL方面，开发了新型低成本、易制备的二维共轭有机小分子空穴传输材料OMe－TATPyr代替spiro－OMeTAD，实现了平均20％的PCE。

在ETL方面，研究人员发现在无ETL时透明电极与钙钛矿薄膜间的费米能级差距减小，接触界面能带弯曲减弱，因此对光生电子的抽取及光生空穴的排斥作用同时减弱，使得电子在界面的转移效率急剧下降，导致载流子复合严重，器件PCE降低。这一新的理解提高了对钙钛矿光伏器件结构与异质结界面的认识，阐释了无ETL器件PCE低的原因。据此，他们提出通过延长载流子寿命来解决无ETL钙钛矿光伏器件转换效率低的新方案。发现当载流子寿命接近微秒时，无ETL器件的PCE可以接近传统p－i－n结构器件，并且获得了PCE为19．52％的无ETL钙钛矿光伏器件。这些结果有助于解决钙钛矿器件对传统器件结构的依赖问题，也为钙钛矿光伏技术的低成本规模化制备提供了多样化的选择。