周圓圓指導郭鵬飛對基於層壓構型界面的鈣鈦礦太陽能電池分析穩定性測試結果。——科大圖片

香港文匯報訊(記者 莫楠)香港科技大學與香港理工大學團隊合作,首創一種層壓形貌的界面微結構,通過在鈣鈦礦薄膜表面空間均勻地形成一種「分子鈍化層-富勒烯衍生物層-二維鈣鈦礦層」的類「三合板」的層壓結構,可有效降低界面缺陷密度、改善能級匹配度,從而提高了鈣鈦礦電池的光電轉換效率,並大幅度提高界面在濕熱環境以及光照運行下的耐久性。研究成果已在合成科學領域的頂尖學術期刊 《自然-合成》(Nature Synthesis)發表。

鈣鈦礦太陽能電池因其轉換效率高、成本低及可柔性化等優勢,被視為下一代光伏技術的領軍者。其中反式結構因材料穩定性更佳而備受青睞,但界面缺陷問題長期制約其發展,其中富勒烯基電子傳輸層與鈣鈦礦表面形成的界面處缺陷富集,更是影響器件性能與穩定性的重要因素。論文的共同第一作者、科大博士後研究員郭鵬飛表示:「我們將復合材料概念導入到光電器件的界面設計,這使得新型界面中每層產生協同效應,帶來了傳統界面工程所無法實現的效果。」

科大化學及生物工程學系副教授與能源研究院副院長周圓圓補充道:「鈣鈦礦是一種軟晶格材料。我們可在這類材料裡創造傳統材料難以實現的微結構特徵。我們正在盡一切努力來理解這些微結構在納米乃至原子尺度的形成與作用機制,開展基礎理解導向的器件創新。」可進一步提高反式鈣鈦礦太陽能電池器件的穩定性和光電轉換效率。

層壓構型的鈣鈦礦界面合成方法示意以及透射電子顯微表徵。——科大圖片