网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

李绍荣&郭小伟在Solar RRL发表新策助力sPbI₂Br钙钛矿电池超20%

0
分享至

主要内容

钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为新一代光伏技术,因其高光电转换效率、低成本和可溶液加工等优势,受到了广泛关注。其中,CsPbI₂Br作为一种全无机钙钛矿材料,凭借其出色的光热稳定性和适宜的带隙,在高效稳定钙钛矿太阳能电池领域展现出巨大的应用潜力。然而,在实际应用中,CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池面临着界面处严重的能带失配以及较高的界面和体相缺陷密度等问题,这些问题严重限制了器件性能的提升,成为制约其大规模商业化应用的关键瓶颈。基于此,电子科技大学李绍荣研究员、郭小伟研究员和刘晓东副教授带领其团队展开深入研究,旨在通过协同优化能带排列和缺陷,突破CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池的性能限制。

团队采用SCAPS-1D软件对CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池进行建模,并制定了一套系统的协同优化策略。考虑到电子传输层/钙钛矿(ETL/PVSK)界面和钙钛矿/空穴传输层(PVSK/HTL)界面是载流子传输的关键通道,而体相缺陷会影响载流子的扩散和复合,因此优化过程依次展开。

首先针对ETL/PVSK界面,通过调整材料参数和界面结构,优化能带排列,减少界面处的载流子复合;接着对PVSK/HTL界面进行类似优化,确保空穴能够高效传输;最后对CsPbI₂Br层内的体相缺陷进行钝化处理,降低载流子的非辐射复合损失。团队系统地对ETL/PVSK和PVSK/HTL界面进行优化后,再优化体相缺陷,旨在最大程度降低因缺陷和能带排列失配导致的性能损失,并确定两个界面的最佳能带偏移量。

经过大量的模拟计算和参数优化,最终得到的最佳参数为:两个界面(ETL/PVSK和PVSK/HTL)的能带偏移量为-0.3eV,界面缺陷密度为1.0×10¹⁰cm⁻²,体相缺陷密度为1.0×10¹³cm⁻³。优化后的器件性能显著提升,实现了1.544V的开路电压(Voc)、15.00mA/cm²的短路电流密度(JSC)、87.22%的填充因子(FF)以及20.20%的光电转换效率(PCE)。与初始器件(12.37%)相比,PCE提升了约63%。这一显著提升主要得益于能带排列的优化和缺陷密度的降低。优化后的能带排列减少了载流子在界面处的复合,使得更多的载流子能够参与到电流输出中,从而提高了短路电流密度;而降低的缺陷密度减少了载流子的非辐射复合,提高了开路电压和填充因子,最终实现了光电转换效率的大幅提升。

机理研究表明,团队发现能带偏移量与缺陷密度之间存在着密切的相互作用关系,对载流子的传输和复合有着重要影响。在低界面缺陷密度下,最佳能带偏移量变得更负。这是因为较负的能带偏移量有利于形成更有利的能带结构,促进载流子的提取,同时减少界面处的复合。而正的能带偏移量会阻碍载流子传输,导致准费米能级分裂(QFLS)损失,且ETL/PVSK界面对这种损失机制尤为敏感。这是因为ETL的主要作用是传输电子,正的能带偏移量会增加电子传输的势垒,使电子在界面处积累,从而引发更多的复合。

至关重要的是,团队还发现,在高缺陷密度条件下,较大的负能带偏移量会放大界面缺陷的捕获效应。缺陷会捕获载流子,使其无法参与电流传输,而较大的负能带偏移量会进一步增强这种捕获作用,增加界面和体相复合。相反,在低缺陷密度条件下,较大的负偏移量仅引发极少的额外捕获,反而有助于高效载流子提取,从而降低界面或体相复合。因此,低缺陷密度下的最佳能带偏移量比高缺陷密度下所需的最佳偏移量更负。

总体而言,该团队的研究表明最佳能带偏移量取决于界面缺陷密度,为界面工程设计提供了宝贵见解。此外,研究结果强调,对能带排列和缺陷钝化进行协同优化对于充分释放CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池的潜力至关重要,为实现超过20%的效率提供了理论指导,有望推动CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池向实际应用迈进。

文献信息

SynergisticOptimizationofBandAlignmentandDefectsinCsPbI2BrPerovskiteSolarCellsviaSCAPS-1DSimulation:Achieving>20%Efficiency

YizhouHe,YinuoHou,ChiZhang,LimingJiang,XiaoweiGuo,ShaorongLi,XiaodongLiu

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/solr.202500549

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
福建省委常委、常务副省长王永礼,福州市委副书记、市长吴贤德,在北京答记者问

福建省委常委、常务副省长王永礼,福州市委副书记、市长吴贤德,在北京答记者问

新浪财经
2026-03-24 12:38:15
董洁自曝体重从80斤涨到90斤:已经不敢上称,调养身体反而长胖了;网友:太离谱,健康美才最重要

董洁自曝体重从80斤涨到90斤:已经不敢上称,调养身体反而长胖了;网友:太离谱,健康美才最重要

台州交通广播
2026-03-21 23:07:07
上海新政来了!60-75岁老人可就业,竟不用延迟退休

上海新政来了!60-75岁老人可就业,竟不用延迟退休

李博世财经
2026-03-24 10:12:40
西部排名又变了:火箭爆冷输球,雷霆12连胜,3队排名互换

西部排名又变了:火箭爆冷输球,雷霆12连胜,3队排名互换

篮球大视野
2026-03-24 16:17:28
全球七成高端麻花钻来自江苏一小镇,欧美工程师破防:我们输在哪

全球七成高端麻花钻来自江苏一小镇,欧美工程师破防:我们输在哪

荒野科技
2026-03-24 11:32:47
“亿元村”饮水难的背后:重庆奉节县永乐镇大坝村部分村民反映,日常生活要喝雨水、溪沟水

“亿元村”饮水难的背后:重庆奉节县永乐镇大坝村部分村民反映,日常生活要喝雨水、溪沟水

澎湃新闻
2026-03-24 13:42:03
夜店穿搭造成误会,被人叫“特别妈咪”

夜店穿搭造成误会,被人叫“特别妈咪”

飛娱日记
2026-03-16 08:13:56
刘涛17岁女儿演戏引热议:这脸,整顿内娱来的......

刘涛17岁女儿演戏引热议:这脸,整顿内娱来的......

犀利强哥
2026-03-04 00:04:56
养肥了再宰?蒙古对西方巨头下手了,这一刀也给中国提了个醒

养肥了再宰?蒙古对西方巨头下手了,这一刀也给中国提了个醒

财经保探长
2026-03-19 19:39:45
王德惠:天津市原副市长,市人大常委会原副主任

王德惠:天津市原副市长,市人大常委会原副主任

起喜电影
2026-03-24 17:49:14
战争中是如何让士兵做到绝对服从 看网友讲述真实的军队生涯 震惊

战争中是如何让士兵做到绝对服从 看网友讲述真实的军队生涯 震惊

侃神评故事
2026-03-18 18:20:03
网传考研名师张雪峰“心脏骤停抢救”传闻,助理回应不清楚情况

网传考研名师张雪峰“心脏骤停抢救”传闻,助理回应不清楚情况

村里的月光
2026-03-24 19:42:49
韩国综合股价指数转跌,回吐早盘4.39%的涨幅

韩国综合股价指数转跌,回吐早盘4.39%的涨幅

澎湃新闻
2026-03-24 10:13:11
打不好就靠边站!43岁少帅动真格,将2名“嫡系”,移出轮换阵容

打不好就靠边站!43岁少帅动真格,将2名“嫡系”,移出轮换阵容

金山话体育
2026-03-24 18:30:39
癌细胞最爱的5大食物,很多人天天吃!医生提醒:再馋也要管住嘴

癌细胞最爱的5大食物,很多人天天吃!医生提醒:再馋也要管住嘴

孟大夫之家1
2026-02-23 18:33:03
演员朱珠疑似塌房?照片流出,惊呆网友!

演员朱珠疑似塌房?照片流出,惊呆网友!

大眼妹妹
2025-12-15 10:39:19
1959年,毛主席花12万美元买一批假货,事后却笑着说:赚大了!

1959年,毛主席花12万美元买一批假货,事后却笑着说:赚大了!

兵卒史
2026-03-18 02:10:36
煮小米粥别直接水煮,教你一招,熬出香浓黏稠厚米油

煮小米粥别直接水煮,教你一招,熬出香浓黏稠厚米油

开心美食白科
2026-03-23 17:55:07
周鸿祎出事了

周鸿祎出事了

蓝钻故事
2026-03-22 23:33:43
俄国家杜马国防委员会副主席尤里·什维特金因不明原因去世

俄国家杜马国防委员会副主席尤里·什维特金因不明原因去世

山河路口
2026-03-24 17:13:44
2026-03-24 20:31:00
巨力光电
巨力光电
光伏及半导体
538文章数 13关注度
往期回顾 全部

科技要闻

黄仁勋看透中国AI圈 人情世故卷出最快创新

头条要闻

"地铁吐血女孩"独自到医院看病:24日又呕血约10毫升

头条要闻

"地铁吐血女孩"独自到医院看病:24日又呕血约10毫升

体育要闻

NBA最强左手射手,是个右撇子

娱乐要闻

林峰张馨月全家浙江游 岳母帮忙带女儿

财经要闻

特朗普再TACO 可以押注伊朗局势降级?

汽车要闻

尚界Z7双车预售22.98万起 问界M6预售26.98万起

态度原创

旅游
手机
教育
艺术
时尚

旅游要闻

贵州铜仁:万亩连片油菜花盛放 绘就春日最美田园诗

手机要闻

摩根士丹利预测:内存暴涨重创安卓 苹果将成今年最大的赢家

教育要闻

大鹏老师 初中数学 压轴题 杠上系列 内容目录

艺术要闻

怀素去世前写的草书,徐悲鸿赞叹:天下无敌

最近刷屏的这双鞋,优点缺点都帮你总结好了

无障碍浏览 进入关怀版