光焱科技客戶(hù)一期四篇Nature
中國四位學(xué)者——蘇州大學(xué)李耀文教授、中國科學(xué)院孟磊教授與李永舫院士、北京大學(xué)朱瑞、龔旗煌、南京工業(yè)大學(xué)王建浦教授和南京大學(xué)譚海仁教授——于同一期在《Nature》上發(fā)表了連續各自的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究論文共計四篇,均為光焱科技長(cháng)期合作客戶(hù)并均在各篇文獻載明采用光焱科技檢測設備。
研究重點(diǎn)與突破
本研究集中探討鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(Perovskite Solar Cells, pero-SCs)在實(shí)際操作條件下的降解機制,尤其是應變調節對其穩定性和壽命的影響。結果顯示,pero-SCs在自然日夜循環(huán)模式下的降解速度顯著(zhù)高于連續照明模式,主要是由于熱膨脹和收縮引發(fā)的周期性晶格應變,導致深陷阱積累,加速器件降解。為解決此問(wèn)題,研究團隊引入苯基硒化物(Ph-Se-Cl)作為應變調節添加劑,改進(jìn)后的pero-SCs實(shí)現了26.3%的認證功率轉換效率(PCE),并在循環(huán)模式下的T80壽命延長(cháng)了十倍,展現出顯著(zhù)的潛力。研究由蘇州大學(xué)李耀文&張曉宏&林雪平大學(xué)高峰等人共同參與。
電氣測量采用Keithley 2450源在標準AM1.5G太陽(yáng)光模擬器下進(jìn)行,光強度通過(guò)Enlitech校準的標準硅太陽(yáng)能電池(型號SRC-00178)標定。光譜響應測量使用QE-R3011系統,確保光電轉換效率(EQE)數據的準確性。研究強調,傳統硅太陽(yáng)能電池的測試方法可能無(wú)法準確評估pero-SCs的操作壽命,建議開(kāi)發(fā)更符合實(shí)際條件的老化測試協(xié)議,為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)化應用提供重要支持。
光譜響應測量的部分,實(shí)驗使用了QE-R3011太陽(yáng)能電池光譜響應測量系統。每個(gè)波長(cháng)的光強度通過(guò)另一標準硅太陽(yáng)能電池進(jìn)行精確校準,以確保光電轉換效率(EQE)數據的準確性。
光焱科技的QE-R光伏/太陽(yáng)能電池量子效率測量解決方案是您值得信賴(lài)的QE/ IPCE系統。
研究重點(diǎn)
本論文探討了異構二銨鹽在鈣鈦礦-有機串聯(lián)太陽(yáng)能電池中的鈍化效果。cis-CyDAI?對碘空位(V?)等缺陷展現出的鈍化能力,處理后的鈣鈦礦薄膜幾乎沒(méi)有相分離,表現出更好的穩定性和均勻性。
研究中,使用cis-CyDAI?處理的寬帶隙鈣鈦礦前電池與有機后電池結合,構建的鈣鈦礦/有機串聯(lián)太陽(yáng)能電池(TSC)達到了26.4%的高光電轉換效率(PCE),并在700小時(shí)的連續照射下保持了93%以上的初始效率。這一結果表明,異構二銨鹽的鈍化處理顯著(zhù)提升了電池的性能和穩定性。中科院化學(xué)所李永舫&孟磊&波茨坦大學(xué)Felix Lang等人共同研究。
在測量過(guò)程中,使用了Enli-tech的太陽(yáng)能仿真器(型號SS-X180R-3A)作為光源,并使用SRC-2020參考電池進(jìn)行光強度的校準。
穩定性測試是使用商業(yè)測試系統(PAS-GV)進(jìn)行的,并使用白色LED光源來(lái)測試鈣鈦礦/有機TSC的長(cháng)期穩定性。
EQE響應的測量是使用Solar Cell Spectral Response Measurement System QE-R3-011進(jìn)行的,并且每個(gè)波長(cháng)的光強度是使用標準單晶硅光伏電池進(jìn)行校準的。
光焱科技的SS-X太陽(yáng)光模擬器采用氙氣短弧燈作為寬帶光源。
本論文聚焦于開(kāi)發(fā)一種有效方法來(lái)生產(chǎn)高質(zhì)量的微米厚甲胺基鈣鈦礦薄膜,重點(diǎn)在于形成相干晶界。在該研究中,高米勒指數取向的晶粒在低米勒指數取向的晶粒上生長(cháng),并在穩定的氣氛中處理,結果顯示,這種微米厚鈣鈦礦薄膜展現出增強的晶界與晶粒,具備光電性能和穩定性。
研究結果令人矚目,小面積太陽(yáng)能電池的效率達到了26.1%,而1平方厘米設備和5 cm x 5 cm迷你模塊的效率分別達到了24.3%和21.4%。此外,經(jīng)過(guò)穩定氣氛處理的設備在四個(gè)季節中展現了高度重復性,封裝設備在光和熱應力下展現出長(cháng)期穩定性。這些成果表明,通過(guò)相干生長(cháng)的高米勒指數晶粒,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能得到了顯著(zhù)提升,為高效且穩定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)提供了新思路。
南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院王建浦教授作為共同研究者,參與了這一具有突破性的研究。論文最后指出,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在清潔能源收集方面展現出巨大潛力,特別是在與單體串聯(lián)電池集成時(shí),具備低成本、易制造等顯著(zhù)優(yōu)勢。
光伏性能表征
外部量子效率(EQE)光譜的測量,這是通過(guò)QE-R3011測量系統進(jìn)行的。這種技術(shù)能夠評估光伏設備在不同波長(cháng)下的光電轉換效率,從而提供有關(guān)材料性能的重要信息。
研究重點(diǎn)與突破
這篇論文的核心研究在于開(kāi)發(fā)一種使用定制二維鈣鈦礦材料的全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池,特別聚焦于解決大規模器件中存在的接觸不均勻性問(wèn)題。研究表明,盡管小面積(約0.1 cm2)的全鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率較高,但在大面積(1 cm2)設備中,寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率受到底部界面和材料內部缺陷的影響,導致性能下降。
論文的一大突破是發(fā)現,在電子傳輸層(ETL,C60)沉積過(guò)程中,頂部界面的不均勻性同樣是導致效率降低的關(guān)鍵原因。為了解決這一問(wèn)題,研究團隊引入了定制的二維鈣鈦礦材料,顯著(zhù)改善了界面質(zhì)量,提升了設備的整體性能。
文獻參考自Nature_DOI:
10.1038/s41586-024-08161-x
10.1038/s41586-024-08160-y
10.1038/s41586-024-08159-5
10.1038/s41586-024-08158-6
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