北大趙清small：解析鈣鈦礦太陽能電池正偏壓界面處的性能衰減機(jī)制

主要內(nèi)容

北京大學(xué)趙清教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)關(guān)于鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的研究。他們發(fā)現(xiàn)，在PSC運(yùn)行過程中，鈣鈦礦薄膜的界面極易發(fā)生性能衰減。此前，學(xué)界的研究大多聚焦于獨(dú)立上界面或埋藏界面的衰減途徑，而對(duì)于這些界面在運(yùn)行過程中因電偏壓和光場差異所引發(fā)的衰減機(jī)制，尚未有全面而細(xì)致的探討。

趙清教授團(tuán)隊(duì)的研究首次揭示了n-i-p型和p-i-n型PSC在運(yùn)行條件下，鈣鈦礦正偏壓界面與負(fù)偏壓界面的衰減差異。基于電偏壓和光照條件等不同的運(yùn)行環(huán)境，團(tuán)隊(duì)詳細(xì)剖析了這兩個(gè)界面之間的衰減機(jī)制。通過仔細(xì)對(duì)比老化PSC器件的暴露界面，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，由于光生空穴的高濃度，正偏壓界面（即n-i-p型PSC的上界面和p-i-n型PSC的埋藏界面）的衰減更為嚴(yán)重。

研究進(jìn)一步表明，在這兩種PSC結(jié)構(gòu)中，金（Au）和銀（Ag）會(huì)在界面處擴(kuò)散并積累。對(duì)于n-i-p型PSC，金的擴(kuò)散會(huì)引發(fā)欠電位沉積反應(yīng)，在界面處生成H?，這些H?可進(jìn)一步被氧化成揮發(fā)性的HI，從而觸發(fā)正偏壓上界面的鈣鈦礦分解。而對(duì)于p-i-n型PSC，埋藏界面的正偏壓會(huì)通過電化學(xué)過程誘導(dǎo)銀被氧化，與空穴和碘物種發(fā)生反應(yīng)。此外，在p-i-n型PSC中，運(yùn)行過程中的入射光場會(huì)與正偏壓界面的衰減產(chǎn)生協(xié)同作用，進(jìn)一步加劇該界面的衰減。

鈣鈦礦上界面和埋藏界面所處的不同物理和化學(xué)環(huán)境，可能導(dǎo)致PSC器件在運(yùn)行過程中界面衰減的差異。趙清教授團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)，在n-i-p型和p-i-n型PSC中，鈣鈦礦正偏壓界面均易受偏壓誘導(dǎo)的電化學(xué)衰減影響。這一發(fā)現(xiàn)表明，為提升PSC的穩(wěn)定性和效率，應(yīng)采取更有針對(duì)性的策略來強(qiáng)化這一界面。該研究為理解器件在不同物理和化學(xué)環(huán)境下運(yùn)行時(shí)的鈣鈦礦界面衰減機(jī)制提供了有價(jià)值的指導(dǎo)。

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