元素百科介绍半导体钙钛矿太阳能电池研究的进展。近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池受到广泛关注。该材料具有带间隙可调、吸收系数高、载流子寿命长、载流子迁移率高等优点。据报道，钙钛矿太阳能电池的最高效率已超过20%。近日，中国科学院院士、中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室王占国研究小组在钙钛矿太阳能电池载流子运输管理方面取得了新进展。
钙钛矿材料作为一种有源层，在电池效率中起着关键作用，仅仅依靠优化钙钛矿膜来提高电池效率处于瓶颈期。这需要系统地设计光电转换的物理过程。在此背景下，该团队建立了一个典型的P–I–系统研究了钙钛矿太阳能电池内光生激子的产生和分离，以及载流子运输和收集的影响因素。
1、阴极功函数的作用机制
电极功函数与有源层费米能级的差值影响能带弯曲和界面层偶极矩，对载流子运输有重要影响。采用典型的倒结构钙钛矿太阳能电池，控制金属缓冲层的功率函数，调整电池有源层界面的弯曲，有利于电子运输和收集，促进光生激子的产生和分离效率。该研究成果发表在Small上，由科技部国家重点基础研究发展计划(973计划)资助。
2、运输管理载流子
设计高效倒结构钙钛矿太阳能电池，从高效分离、运输和收集光生载流子的角度。乙酰丙酮锆（ZrAcac）修改Al电极，提高PC61BM的电子迁移率，降低缺陷态密度，降低电池中的电荷传输电阻，实现阴极对电子的有效收集；优化NiOx空穴传输层，Cu的存在可以提高NiOx层的空穴迁移率，Cu可以调整NiOx的能级位置，在开路电压损失最小的情况下，实现有利于空穴传输的目的；FTO玻璃衬底具有高电导率，可避免NiOx退火时阳极电导率下降，进一步降低电池中的电荷传输电阻，改善电池的填充因素。电池的光电转换效率达到20.5%。电池的光电转换效率达到20.5%。Energy发表了研究成果 & Environmental 在Science上，科技部国家重点基础研发计划(973计划)资助了研究工作。
