【材料】光致极化诱导电场效应提高异质结硅太阳能电池的效率

苏州大学功能纳米与软物质研究院（FUNSOM）的孙宝全教授课题组利用钙钛矿纳米颗粒的光致极化效应，结合有机3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT/PSS）和单晶硅结构的异质结硅太阳能电池实现了光致极化诱导电场场效应太阳能电池。

Sat Jul 22 00:00:00 CST 2017 X一MOL资讯

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卤素有机-无机钙钛矿材料由于具有优异的光电性质，如高载流子迁移率、高吸光系数、高载流子扩散长度和可溶液制备等，目前已得到广泛的研究。实验室的太阳能电池已经取得超过22%的认证效率。同时，产业界对于如何尽快将这种高效率低成本的太阳能电池进行产业化表现出极大的兴趣。将钙钛矿材料与传统的硅进行结合进一步提高硅电池的效率，是可能实现产业化的有效途径之一，也是目前在学术界和工业界研究的热点之一。

在钙钛矿太阳能电池的器件测试过程中，人们发现钙钛矿材料的极化现象并对此进行深入研究。苏州大学功能纳米与软物质研究院（FUNSOM）的孙宝全教授课题组利用钙钛矿纳米颗粒的光致极化效应，结合有机3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT/PSS）和单晶硅结构的异质结硅太阳能电池实现了光致极化诱导电场场效应太阳能电池。这种效应使异质结硅太阳能电池的光电转换效率在原来基础上提高了12.5%。该方法为利用有机-无机钙钛矿材料与硅电池的有效结合进一步提高硅电池的性能提供了新的思路，有望在不改变目前硅电池工艺的基础上，通过表面沉积一层超薄的钙钛矿纳米晶体，对传统硅电池的效率提升10%。

为了验证钙钛矿纳米晶体在PEDOT: PSS薄膜上的光致极化效应，作者采用了同步辐射技术对钙钛矿颗粒中甲胺离子在光照下的空间去向进行了仔细的研究分析。实验发现光照条件下甲胺离子的空间取向趋于一致，这是极化现象的强有力证据。同时，他们还采用近场光学显微镜系统（S-SNOM）和扫描开尔文探针系统（SKPM）对钙钛矿纳米颗粒光致极化效应产生的电子分布和电场效应进行纳米级的成像分析。将光致极化效应用于提高太阳能电池效率的概念将有助于设计出新颖、高效的光伏器件。这一成果发表在Advanced Materials 上。

该论文作者为：Yusheng Wang, Zhouhui Xia, Lijia Liu, Weidong Xu, Zhongcheng Yuan, Yupeng Zhang, Henning Sirringhaus, Yeshayahu Lifshitz, Shui-Tong Lee, Qiaoliang Bao, Baoquan Sun

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