薄膜太阳能电池用无机钙钛矿吸收剂

薄膜太阳能电池用无机钙钛矿吸收剂

柏林赫尔姆霍兹中心的一个小组成功地在中等温度下生产了无机钙钛矿薄膜的共蒸发——不需要在高温下进行后热处理。

图片说明:通过碘化铯和碘化铅的共蒸发,即使在中等温度下也可以制备薄层CSPBI 3。铯过量会导致钙钛矿相稳定。版权所有:J.Marquez Prieto/HZB

因此,用这种材料制造薄膜太阳能电池要容易得多。无机钙钛矿比混合有机金属钙钛矿更热稳定。

世界各地的团队正在努力开发钙钛矿太阳能电池。重点是所谓的金属有机杂化钙钛矿,其晶体结构由铅、碘等无机元素和有机分子组成。

全无机钙钛矿半导体(如CSPBI3)与混合钙钛矿具有相同的晶体结构,但含有碱金属(如铯)而不是有机分子。这使得它们比混合钙钛矿稳定得多,但通常需要几百度的高温制造步骤。S摄氏度。因此,很难将无机钙钛矿半导体集成到不能承受高温的薄膜太阳能电池中。现在,Thomas Unold博士的团队成功地在中等温度下生产了无机钙钛矿半导体,以便它们也能用于各种用途。未来的薄膜电池。

为此,物理学家设计了一个创新的实验,使他们能够合成和分析单个样品中多种材料的组合。碘化铯和碘化铅的共同蒸发产生了薄层CSPBI3,系统地改变了大气中过量的元素。温度低于60摄氏度。

Unold解释说:“这种组合方法将比传统方法更快地找到新材料系统的最佳制造参数,传统方法通常需要100份样品,每100份成分需要100份样品。”他们能够确定薄膜的组成如何影响材料的性能。

他们的测量结果表明,结构和重要的光电材料性能对铯和铅的比例都很敏感。因此,铯的过量允许稳定的钙钛矿相具有良好的迁移率和电荷载流子的寿命。

与HZB的Steve Albrecht教授的初级研究小组合作,这些优化的CSPBI3层证明了钙钛矿太阳能电池的效率超过12%,稳定性超过1200小时。我们已经证明,即使是无机钙钛矿吸收剂也可以适用于薄膜太阳能电池,如果它们可以被相应地生产出来。我们目前假设这些组件仍然可以非常强烈地优化,”Unold说。

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