让电荷横行无界的横向单晶钙钛矿电池

近期，吉林大学超分子结构与资料国家重点实验室的董庆锋教授团队在Nature Communications上宣布题为“Efficient lateral-structure perovskite single crystal

solar cells with high operational stability”的研讨论文，该研讨制备出一种根据甲胺铅碘单晶的横向结构钙钛矿单晶太阳能电池器材，其功率与安稳性都是现在报导中最优异的。

图 横向钙钛矿单晶太阳能电池制备进程

有机无机卤素杂化钙钛矿资料近十几年在太阳能电池范畴开展十分敏捷，现在高光电转化功率的器材都是根据钙钛矿多晶薄膜。单晶是钙钛矿资料另一种重要的存在方式，钙钛矿单晶比较多晶资料无晶界的存在，具有许多优异的性质，比方：更长的载流子扩散距离，更弱的离子移动效应，更高的热分化温度，更优异的安稳性；横向背触摸太阳能电池结构(Interdigitated back contact) (IBC)是硅太阳能电池中很重要的一种结构并现已被大范围的运用，单面背电极结构制备简略且无需运用贵重的通明电极，光利用率比较选用通明导电玻璃的传统叠层结构电池更高，一起避免了多层结构各层热膨胀差异等要素引起的器材安稳性问题，有望取得功能愈加优异的光伏器材。在坚持满足长电极距离使其可低成本制备的一起，取得高功能的横向结构器材是完成IBC电池的重要条件，而横向结构器在钙钛矿太阳能电池尚归于有待深化发掘的一个重要方向。

关于横向背触摸结构钙钛矿太阳能电池，这归所以一种外表电池，所以活性层的外表性质关于器材的功能影响是很大的。钙钛矿单晶在成长中，不管单晶运用何种办法成长，当单晶与母液别离时都会形成单晶外表的损坏，发生很多缺点。作者经过XPS测验手法证明单晶外表会发生剩余的金属铅，这是一种极度影响器材功能的缺点；这首要是因为有机盐在母液中的溶解性大于碘化铅的溶解度，当在取出晶体外表残留的母液时会溶解掉部分有机盐发生金属铅缺点以及胺空位。而钝化这种缺点以及其他外表缺点是进步外表电池的一个重要手法。作者运用痕量的碘甲胺（MAI）溶液简略处理有缺点的甲胺铅碘单晶外表，这样MAI能够占有胺空位与金属铅相互作用，能够消除金属铅缺点发生的负面影响。在这种简略的处理后，作者发现有少数MAI掩盖在单晶外表，少数的MAI会进步晶体外表电势，作者经过开尔文探针力显微镜（KPFM）测验得到在运用MAI处理的晶体外表电势均匀进步了约80 meV。外表电势的进步使得在横向结构中改进了正极与晶体的电势差，一起MAI的运用也增加了器材横向的导电率并大幅进步了器材的填充因子。

关于横向结构钙钛矿单晶太阳能电池器材功能测验，作者测验了不同光强下的器材功能，当运用MAI对晶体做处理的器材中，在规范测验条件下1个太阳光照强度下达到了11.52%的光电转化功率，而在0.5个太阳光照强度下达到了最高的12.76%。经过MAI处理的器材因为进步了外表导电率，钝化了外表缺点，比较较未经过处理的器材在高光强下简直无电流丢失。作者还经过几步简略的制备办法，完成了大面积横向钙钛矿单晶太阳能电池制备，为钙钛矿单晶太阳能电池提出了一个新方案。在单晶电池范围内作者还初次测量了器材长时间作业安稳性，令人惊喜的是，该器材在继续1个太阳光照强度下最大功率点继续输出200小时简直无任何衰减，这首要得益于钙钛矿单晶资料及横向器材结构的安稳性。

作者经过该研讨提出了一种为完成更高效的大面积横向钙钛矿单晶太阳能电池可行的制备手法，并将横向钙钛矿单晶太阳能电池的功率进步现在最高的11.52%，但还有很大进步空间。该论文的榜首作者是吉林大学的博士生宋益龙，通讯作者是吉林大学董庆锋教授。