《科學》：量子點可提高鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率，達到前所未有的25.7%

鈣鈦礦是由金屬鹵化物和有機成分制成的化合物。它在一系列應用中顯示出巨大的潛力，例如 LED 燈、激光器和光電探測器。但它們的主要貢獻是在太陽能電池領域，并且有望超越硅同類產品。

但是，鈣鈦礦太陽能電池商業化卻面臨著一個非常大的障礙，那就是它的轉換效率和運行穩定性隨著規模的擴大而下降，這使得其在完整的太陽能電池中保持高性能成為了一項挑戰。

問題部分在于電池的電子傳輸層，它確保電池吸收光時產生的電子將有效地轉移到設備的電極上。在鈣鈦礦太陽能電池中，電子傳輸層由介孔二氧化鈦制成，它顯示出低電子遷移率，并且在紫外光下也容易受到不利的光催化事件的影響。

近日，在一項發表于《科學》的新研究論文中，由EPFL 的 Michael Grätzel 教授和韓國能源研究所Dong Suk Kim 博士領導的科學家們，找到了一種創新的方法來提高鈣鈦礦太陽能電池的性能并使其保持在高水平。他們的想法是用一層薄薄的量子點代替電子傳輸層。

量子點是充當半導體的納米級粒子，當它們被照亮時會發出特定波長（顏色）的光。它們獨特的光學特性使量子點非常適合用于各種光學應用，包括光伏器件。

在新研究中，科學家們用一層薄薄的聚丙烯酸穩定的氧化錫 (IV) 量子點代替了鈣鈦礦電池的二氧化鈦電子傳輸層，結果發現它增強了器件的光捕獲能力，同時還抑制了非輻射復合。這是一種效率降低現象，有時會出現在電子傳輸層和鈣鈦礦層之間的界面上。

通過使用量子點層，研究人員發現，0.08 平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池實現了創紀錄的 25.7%（以前是25.4%）的轉換效率和高運行穩定性。

該研究論文題為“Conformal quantum dot–SnO2 layers as electron transporters for efficient perovskite solar cells”，已發表在《科學》期刊上。

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論文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh1885

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標簽： 鈣鈦礦 太陽能電池