經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期攻關(guān)，武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院柯維俊教授、方國(guó)家教授團(tuán)隊(duì)在探索全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池性能提升方面有了新進(jìn)展，創(chuàng)造性提出天冬氨酸

鹽酸鹽一體化摻雜策略，有效提高了窄帶隙鈣鈦礦子電池的效率和穩(wěn)定性，為進(jìn)一步提升電池性能找到新途徑。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《自然》雜志上。

　　據(jù)介紹，新型金屬鹵化物鈣鈦礦具有制備工藝簡(jiǎn)單、缺陷容忍度高、吸收系數(shù)高、載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在光電子器件領(lǐng)域備受關(guān)注，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為

是極具前景的下一代光伏材料之一。

　　論文通訊作者之一、武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授柯維俊表示，在實(shí)際應(yīng)用中，全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池由頂部的寬帶隙鈣鈦礦子電池和底部的窄

帶隙鈣鈦礦子電池一體化疊加而成，而其中不夠優(yōu)異的窄帶隙鈣鈦礦子電池是其未來(lái)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的絆腳石之一。

　　為此，研究團(tuán)隊(duì)將天冬氨酸鹽酸鹽引入到全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池底部的空穴傳輸層、鈣鈦礦體吸光層和上界面層中，開(kāi)發(fā)了一種采用同一分子處理的一

體化摻雜策略，極大地改善了鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量。除了與鈣鈦礦前驅(qū)體配位外，天冬氨酸鹽酸鹽分子還具有很強(qiáng)的分子間氫鍵，富集在鈣鈦礦上、下界面處的

天冬氨酸鹽酸鹽因此充當(dāng)了鈣鈦礦層和傳輸層界面之間的分子鎖，進(jìn)一步提升了鈣鈦礦材料的性能和穩(wěn)定性。

　　此外，如何抑制窄帶隙鈣鈦礦子電池中不穩(wěn)定的二價(jià)錫金屬離子自發(fā)氧化也是行業(yè)痛點(diǎn)之一。此項(xiàng)研究結(jié)果表明天冬氨酸鹽酸鹽可以有效抑制二價(jià)錫金屬

離子氧化，減少有害的四價(jià)錫雜質(zhì)。不僅如此，天冬氨酸鹽酸鹽的引入還可以鈍化鈣鈦礦材料的缺陷，調(diào)節(jié)費(fèi)米能級(jí)，抑制有害的離子遷移等，從而加強(qiáng)器件

的性能和穩(wěn)定性。

  電池制備流程示意圖、疊層電池結(jié)構(gòu)和效率圖。（武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院柯維俊教授、方國(guó)家教授團(tuán)隊(duì)供圖）

　　柯維俊說(shuō)，研究顯示，這種簡(jiǎn)易的一體化摻雜策略實(shí)現(xiàn)了一舉多能，將窄帶隙鈣鈦礦子電池的穩(wěn)態(tài)效率提升到27.62%，為全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池的性能

提升提供了新途徑。（記者侯文坤）