通過表面化學拋光和鈍化減少全鈣鈦礦疊層太陽能電池的非輻射復合

全鈣鈦礦疊層太陽能電池在突破單結(jié)太陽能電池的Shockley-Queisser極限方面顯示出潛力。然而，窄帶隙Sn-Pb混合鈣鈦礦薄膜表面缺陷導致的非輻射復合損失在很大程度上阻礙了全鈣鈦礦疊層太陽能電池效率的提高。

在這篇文章中，華中科技大學陳煒、劉宗豪等人報道了一種表面重建策略，利用表面拋光劑1,4-butanediamine和表面鈍化劑ethylenediammonium diiodide來消除Sn相關缺陷，鈍化Sn-Pb混合鈣鈦礦薄膜表面的有機陽離子和鹵化物空位缺陷。此策略不僅提供了具有接近理想化學計量比表面的高質(zhì)量Sn-Pb混合鈣鈦礦薄膜，且最大限度地減少了鈣鈦礦/電子傳輸層界面的非輻射能量損失。

結(jié)果表明，帶隙為1.32eV和1.25eV的Sn-Pb混合鈣鈦礦太陽能電池功率轉(zhuǎn)換效率分別達到22.65%和23.32%。此外，研究團隊還獲得了雙結(jié)全鈣鈦礦疊層太陽能電池28.49%的認證功率轉(zhuǎn)換效率。

圖1. BDA和EDAI2對鈣鈦礦薄膜表面的化學拋光和鈍化

圖2. BDA和EDAI2對鈣鈦礦膜表面的協(xié)同鈍化

圖3. 理想帶隙Sn-Pb混合PSC器件性能

Surface chemical polishing and passivation minimize non-radiative recombination for all-perovskite tandem solar cells

Yongyan Pan, Jianan Wang, Zhenxing Sun, Jiaqi Zhang, Zheng Zhou, Chenyang Shi, Sanwan Liu, Fumeng Ren, Rui Chen, Yong Cai, Huande Sun, Bin Liu, Zhongyong Zhang, Zhengjing Zhao, Zihe Cai, Xiaojun Qin, Zhiguo Zhao, Yitong Ji, Neng Li, Wenchao Huang, Zonghao Liu* & Wei Chen*