多结太阳能电池，由许多单独的半导体结堆叠在一起组成的太阳能电池，在效率和稳定性方面都有超过单结太阳能电池的潜力。近年来，材料科学家和工程师一直在努力寻找制造这些太阳能电池的可行材料组合。
金属卤化物钙钛矿是一类很有前途的材料，这种半导体具有固有的特性，有利于开发各种光电器件和光伏电池。虽然基于这些半导体的串联太阳能电池的效率逐渐提高，最近达到24%，但混合卤化物钙钛矿严重的相偏析阻碍了它们的稳定性。
香港城市大学的研究人员最近着手解决混合卤化物钙钛矿太阳能电池的这一局限性。他们的论文发表在《自然能源》杂志上，介绍了一种利用新设计的基于蒽醌化合物的氧化还原介质来提高这些太阳能电池的长期稳定性和光电压的策略。
“卤化物偏析严重限制了混合卤化物钙钛矿太阳能电池在设备运行条件下的稳定性，”吴胜凡、闫毅超和他们的同事在论文中写道。“有强烈的迹象表明，卤化物氧化是卤化物脱混的主要驱动力。为了缓解这一问题，我们开发了一系列基于蒽醌的多功能氧化还原介质，选择性地还原碘和氧化金属Pb0，同时通过定制的阳离子取代钝化缺陷。”
Wu, Yan和他们的同事设计的新的基于蒽醌的氧化还原介质在氧化金属Pb0的同时选择性地还原碘。值得注意的是，具有相对低氧化电位的卤化物的氧化最终使卤化物质量的传输成为可能，从而导致在钙钛矿中观察到的相偏析。
研究人员设计的蒽醌类氧化还原介质AQSH、AQSN和AQSP最终可以抑制钙钛矿中卤化物的分离。这可以转化为基于混合卤化物钙钛矿的太阳能电池的更大稳定性。
为了评估他们提出的设计策略，研究人员用它来开发单结宽带隙钙钛矿太阳能电池。这些电池的功率转换效率为19.58%，对于1.81 ev的PSCs具有1.35 V的高开路电压，同时还具有增强的稳定性。
研究人员写道:“在最大功率点工作500小时后，该设备仍能保持95%的初始效率。”“最值得注意的是，通过将钙钛矿器件集成到单片钙钛矿-有机串联太阳能电池中作为宽带隙亚电池，我们报告的效率为25.22%(认证为24.27%)，具有令人印象深刻的长期运行稳定性(T90 > 500小时)。”
这组研究人员提出的新的基于氧化还原介质的设计策略可能很快有助于提高其他不同成分的混合卤化物钙钛矿有机串联太阳能电池的性能。这可能最终促进这些太阳能电池的大规模部署，有助于正在进行的旨在脱碳发电的努力。
研究人员总结说:“我们的串联电池所取得的令人印象深刻的效率和运行稳定性表明，钙钛矿有机串联太阳能电池的巨大潜力超过了最先进的钙钛矿基串联太阳能电池。”
更多信息:吴胜凡等，氧化还原介质稳定的宽带隙钙钛矿单片钙钛矿-有机串联太阳能电池，自然能源(2024)。DOI: 10.1038 / s41560 - 024 - 01451 - 8。期刊信息:自然能源
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引用:使用氧化还原介质减少宽禁带混合卤化物钙钛矿太阳能电池中的卤化物偏析(2024,2月28日)，检索自2024年2月28日https://techxplore.com/news/2024-02-halide-segregation-wide-bandgap-perovskite.html 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。
