華電李美成組small：效率25.69%！通過鹽酸協同優化埋藏界面實現高效穩定鈣鈦礦太陽能電池

發表時間：2024-12-30 11:16

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在鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的研究中，已證實將氯元素引入二氧化錫（SnO2）電子傳輸層（ETL）能夠顯著增強SnO2與鈣鈦礦之間的界面接觸。然而，以往的研究大多聚焦于氯在鈍化SnO2表面陷阱缺陷上的作用，而對其在埋藏界面上的潛在影響則關注較少。針對此問題，華北電力大學的李美成教授帶領其團隊通過特定的化學處理過程，創新性地將鹽酸（HCl）作為氯源引入商用SnO2中，成功制備出氯封端的SnO2（Cl-SnO2）ETL，旨在優化PSC的埋藏界面特性。

在這一過程中，HCl發揮了雙重關鍵作用。它不僅通過酸堿反應有效去除了原本可能有害的氫氧化鉀（KOH）穩定劑，轉化為氯化鉀（KCl），從而避免了KOH對器件性能的潛在負面影響；還顯著調節了鈣鈦礦的結晶過程，減少了埋藏界面處的碘化鉛（PbI2）殘留和空隙，進一步提升了界面的質量和穩定性。

實驗結果顯示，采用這種Cl-SnO2 ETL的PSC效率從21.93%大幅提升至25.39%，提升幅度高達15.4%。更值得一提的是，經過認證的效率更是達到了25.69%，創下了基于Cl-SnO2 ETL的PSC所報道的*高效率記錄。此外，該PSC在暴露于空氣中2900小時后，效率仍能保持在初始效率的90%，這一優異表現遠高于對照組的56.1%，充分證明了其出色的空氣穩定性。

這項研究不僅為PSC的性能提升提供了新的思路和方法，也為未來高效穩定PSC的商業化應用奠定了堅實的基礎。通過協同優化埋藏界面，李美成教授團隊的研究不僅提升了PSC的效率，還顯著增強了其長期穩定性，為鈣鈦礦太陽能電池領域的發展做出了重要貢獻。