寧波材料所在高效率柔性鈣鈦礦太陽能電池領域取得新進展

　　【儀表網 研發快訊】隨著光伏技術的快速發展，具有高效率和低成本特性的鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)受到了越來越多的關注，未來具有替代傳統晶硅電池的潛力，尤其是柔性鈣鈦礦太陽能電池(f-PSCs)在光伏建筑(BIPV)、分布式發電、便攜式設備充電等領域具有廣闊的應用前景，成為當前光伏領域研究的熱點。
 

　　然而到目前為止，柔性鈣鈦礦太陽能電池所取得的光電轉換效率(PCE)仍舊落后于基于導電玻璃的剛性器件，這主要是由于在柔性襯底上沉積均勻和高質量的鈣鈦礦薄膜具有很大挑戰。
 

　　為了解決這一問題，中國科學院寧波材料技術與工程研究所葛子義研究員領導的有機光電材料與器件團隊通過自下而上的策略，對電子傳輸層與鈣鈦礦層之間的界面進行修飾，向電子傳輸層中預埋3-氨基丙酸氫碘酸鹽(3AAH)，進而在錨定鈣鈦礦晶粒生長的同時還提升了電子傳輸層的質量。
 

　　通過這種方法，鈣鈦礦薄膜在退火-冷卻過程中產生的殘余拉伸應力被有效釋放，并轉化為微壓應力，鈣鈦礦體缺陷與界面處缺陷密度顯著降低，所制備的柔性鈣鈦礦太陽能電池性能得到了大幅度提升，獲得了23.4%的優異光電轉換效率，也是目前國際上報道的柔性鈣鈦礦電池最高效率之一。另外，機械耐彎折性能也得到顯著提高，在彎曲半徑為5毫米、循環彎曲4000次后仍可以保持初始PCE的84%以上。
 

　　這一策略為彌補柔性和剛性器件之間光電轉換效率的差距提供了一個新的思路，推動了柔性鈣鈦礦太陽能電池的產業化應用研究。相關成果以“Pre-buried ETL with bottom-up strategy towards flexible perovskite solar cells with efficiency over 23%”為題發表在國際知名期刊Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202214788)上。寧波材料所博士生孟員員為該論文的第一作者，寧波材料所葛子義研究員和劉暢研究員為該論文的通訊作者。
 

　　相關研究得到了國家杰出青年基金(21925506)、國家自然科學基金(U21A20331、81903743、22005322、22279151)等項目的支持。
 

　　圖(a)預埋3AAH的柔性鈣鈦礦太陽能電池器件結構以及J-V特性曲線；(b) 柔性器件在曲率半徑為5mm下的機械耐彎折性能
 

　　(新能源所 孟員員)