用量子点放大钙钛矿太阳能电池

科学家用聚丙烯酸稳定的氧化锡 (IV) 量子点层取代二氧化钛的电子传输层

钙钛矿太阳能电池商业化面临着一个障碍，那就是它的能量转换效率和运行稳定性随着规模的扩大而下降，这使得在完整的太阳能电池中保持高性能成为了一项挑战。

问题部分在于电池的电子传输层，它确保电池吸收光时产生的电子将有效地迁移到器件的电极上。在钙钛矿太阳能电池中，电子传输层由介孔二氧化钛制成，它显示出较低的电子迁移率，并且在紫外光下也容易受到不利的光催化事件的影响。

近日，在《科学》发表的一份新研究论文中，由瑞士 EPFL 的 Michael Grätzel 和韩国能源研究所的 Dong Suk Kim 领导的一个国际科学家团队找到了一种创新方法，可以提高钙钛矿太阳能电池的性能，并且即使是大规模的范围内也可以使其保持在高水平。这种创新的想法是用一层薄薄的量子点代替电子传输层。

科学家们用一层薄薄的聚丙烯酸稳定的氧化锡 (IV) 量子点取代了钙钛矿电池的二氧化钛电子传输层，结果发现它增强了器件的光捕获能力，同时还抑制了非辐射复合，就是一种有时会出现在电子传输层和实际钙钛矿层之间的界面上的效率衰减现象。

通过使用量子点层，研究人员发现，0.08 平方厘米的钙钛矿太阳能电池实现了创纪录的 25.7%（认证为 25.4%）的能量转换效率和高运行稳定性，同时促进了规模扩大。当太阳能电池板的表面积增加到 1、20 和 64 平方厘米时，功率转换效率分别为 23.3%、21.7% 和 20.6%。

参考资料

'Polymer-stabilized SnO2 quantum dot electron transporters for efficient perovskite solar cells' by Minjin Kim et al; Science 21 January 2022.

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