钙钛矿同质结太阳电池研究进展

纪军，刘新，黄浩，蒋皓然，段明君，刘本玉，崔鹏，李英峰，李美成

华北电力大学新能源学院，新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206

1 引言

随着现代技术的发展和人类对美好环境需求的不断提升，清洁的可再生能源的开发利用成为新世纪人类能源供给的发展方向。太阳能是清洁的可再生能源，具有取之不尽，用之不竭的特点，有望成为未来人类的主导能源。因此，太阳能的开发和利用成为能源领域中的重要研究议题。目前，硅基太阳电池占据着光伏市场的主流。但是，硅基光伏组件经过近些年的快速发展，成本下降空间和效率提升空间有限。因此，高效、轻便、低成本的薄膜光伏电池的研发成为光伏领域重要的发展方向。尤其是有机-无机杂化钙钛矿薄膜太阳电池发展迅猛，实验室光电转换效率已经达到25.2%1，直追硅基太阳电池，被人们寄予厚望。

尽管钙钛矿太阳电池在光电转化效率方面展现出了极大的优势，但在实际应用中仍面临着诸多挑战。首先，钙钛矿吸光材料易与电子传输层(例如TiO2，SnO2，ZnO，[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester等)2–8和空穴传输层(例如spiro-OMeTAD，PTAA，NiOx等)9–12发生光催化反应和元素渗透，从而分解失效13–18。其次，电子传输层和空穴传输层不仅制备工艺相对复杂，制备成本较高，也限制了钙钛矿薄膜电池在柔性和半透明方向的应用19–22。因此，研究开发无载流子传输层的新型结构钙钛矿同质结太阳电池，对于提高钙钛矿电池的工作稳定性，简化电池结构，降低成本，拓宽应用领域具有重要的科学意义和实用价值。……