【資訊】operando表征-鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 | Nature Energy

2024-12-14 15:22:50

　　顯微鏡Microscopy可用于評(píng)估鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的運(yùn)行，但文獻(xiàn)中，大多數(shù)研究都集中在裸露的鈣鈦礦薄膜、缺失的電荷傳輸和全器件中存在的復(fù)合損失。

　　近日，英國(guó) 劍橋大學(xué)(University of Cambridge)Kyle Frohna, Cullen Chosy，Miguel Anaya & Samuel D. Stranks等，在Nature Energy上發(fā)文，報(bào)道了多模式動(dòng)態(tài)現(xiàn)場(chǎng)原位顯微鏡工具包，用于測(cè)量和空間關(guān)聯(lián)納米級(jí)電荷傳輸損失、復(fù)合損失和化學(xué)成分。在擴(kuò)展操作之前和之后，將軟件工具包應(yīng)用于最先進(jìn)合金鈣鈦礦電池的相同掃描區(qū)域，發(fā)現(xiàn)了具有最高宏觀性能的器件，具有最低的初始性能空間異質(zhì)性——這是傳統(tǒng)顯微鏡所忽略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　圖1: 器件動(dòng)態(tài)現(xiàn)場(chǎng)原位顯微鏡顯示了雙陽(yáng)離子雙鹵化物double-cation double-halide，DCDH太陽(yáng)能電池性能，甚至可以容忍顯著的空間光電和化學(xué)不均勻性。

　　圖2: 在雙陽(yáng)離子雙鹵化物DCDH鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的微觀電流-電壓current–voltage，JV曲線中，在擴(kuò)展操作之后，性能的局部降低是明顯的。

　　圖3: 雙陽(yáng)離子雙鹵化物DCTH鈣鈦礦太陽(yáng)能電池上的多峰顯微鏡顯示發(fā)器件穩(wěn)定性降低，微觀相分離增加。

　　圖4: 界面化學(xué)和空間功率轉(zhuǎn)換效率power conversion efficiency，PCE無序預(yù)測(cè)混合陽(yáng)離子、混合鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能和穩(wěn)定性。

　　研究表明，設(shè)計(jì)穩(wěn)定界面是實(shí)現(xiàn)魯棒器件的關(guān)鍵。一旦界面穩(wěn)定，電荷提取均勻化并使局部功率轉(zhuǎn)換效率變化最小化的成分工程，對(duì)于提高性能和穩(wěn)定性，是至關(guān)重要的。在這種器件空間中，鈣鈦礦可以容忍化學(xué)中的空間無序，但不能容忍電荷提取。

　　The impact of interfacial quality and nanoscale performance disorder on the stability of alloyed perovskite solar cells. 界面質(zhì)量和納米尺度性能無序，對(duì)合金鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性的影響。

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