反向钙钛矿太阳能电池功率转换效率为百分22

可以从太阳产生能量的光伏(PV)电池对于解决当前的环境危机可能非常有用。钙钛矿光伏电池(由金属卤化物钙钛矿半导体制成的电池)最近被证明特别有前途，因为研究人员设法将其功率转换效率从3.8%一直提高到25.2%。

钙钛矿的卓越效率使其成为下一代可低温加工的光伏技术发展的领先竞争者。钙钛矿型光伏电池可具有两种主要的设计原型：所谓的规则(压区)结构和倒置(销形)结构。到目前为止，具有规则结构的电池已实现了最高的功率转换效率，而具有反向结构的电池已获得了更长的工作时间。

阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)和多伦多大学的研究人员最近能够减小以前观察到的具有规则结构的钙钛矿型光伏电池与具有反向结构的钙钛矿型光伏电池之间的效率差距。他们发表在《自然能源》上的论文介绍了一种新的设计策略，该策略使他们能够制造出使用寿命长，功率转换效率高达22.3%的倒装太阳能电池。

参与这项研究的研究人员之一郑小鹏对TechXplore表示：“基于规则结构的效率最高的钙钛矿光伏设备必须在其空穴传输材料中掺入离子掺杂剂。” “通过消除这些不稳定的掺杂物，反向光伏器件为技术的运行稳定性做出了贡献。不幸的是，反向钙钛矿光伏的功率转换效率大大落后于常规结构器件(分别为20.9%和25.2%)。 ”

Zheng认为，要使钙钛矿光伏技术真正产生商业和环境影响，研究人员首先需要确保其在操作稳定性和功率转换效率方面都出色。他与KAUST和多伦多大学的同事合作开发的设计策略可以通过改善通常用于制造PV器件的钙钛矿材料的结构和光电性能来帮助实现这一目标。

Zheng和他的同事在钙钛矿材料中添加了痕量不同链长的表面锚定烷基胺配体(AAL)。这使得它们可以改变材料的某些特性，从而导致功率转换效率高于具有倒置结构的钙钛矿型PV太阳能电池中通常观察到的功率转换效率。

“我们发现在加工过程中仅痕量的烷基胺就足以通过以下有利方式改变钙钛矿材料的性能：(i)促进晶粒取向;(ii)抑制陷阱态密度;(iii)减少载流子非辐射重组(即损失)，以及增强载流子迁移率和扩散长度;(iv)抑制钙钛矿中的离子迁移，”参与这项研究的另一位研究员Yi Hou对TechXplore说。

Zheng，Hou及其同事使用的AAL表面改性钙钛矿薄膜与未改性薄膜相比具有(100)取向和低得多的陷阱态密度。它们还具有增强的载流子迁移率和扩散长度，从而使器件具有22.3%的经认证稳定功率转换效率。