半透明钙钛矿太阳能电池

【作者】 彭勇； 黄福志； 钟杰； 程一兵；

【机构】 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室； 澳大利亚Monash大学材料科学与工程系；

【摘要】 半透明钙钛矿太阳能电池具有非常广泛的应用前景,例如,叠层太阳能电池,光伏建筑一体化用太阳能电池等。制备半透明钙钛矿太阳能电池的关键在于以低廉的价格制备透明导电薄膜。传统的FTO和ITO薄膜生产过程比较复杂,并且对于钙钛矿太阳能电池有一定的热损伤,因而很难应用于制备半透明钙钛矿太阳能电池的对电极。在本研究中,我们报道了一种金属氧化物/金属/金属氧化物基的透明导电薄膜。通过研究我们发现,数纳米厚的底层金属氧化物薄膜能够极大降低金属薄膜的蒸镀阙值。正因如此,<10nm金属薄膜就可以被成功的蒸镀在器件上,从而得到半透明钙钛矿太阳能电池器件。金属薄膜本身是一种反射非常强烈的透明导电电极材料,在金属薄膜表面蒸镀上一层金属氧化物后,由于金属氧化物的存在,能改善光线进入金属薄膜时的入射角,因而也就能够提高整个器件的透过率。通过对比光学模拟结果和实验结果,我们发现在金属薄膜上蒸镀上一层40nm左右的氧化钼薄膜就可以得到很好的透过率。通过使用快速成核技术,薄至50nm的连续钙钛矿薄膜也能被成功的制得。通过控制金属氧化物/金属薄膜/金属氧化物的组成和厚度,半透明钙钛矿太阳能电池的效率最高可以达到13.6%,最高可见光透过率也可以达到约30-40%。这项研究成果极大的推动了钙钛矿太阳能电池在光伏建筑一体化和叠层太阳能电池领域的应用。更多还原