近日, 李昇隆研究员课题组于国际能源材料顶刊Advanced Energy Materials (IF: 29.368, 中科院一区)发表综述论文,文章题目: Emerging Perovskite Solar Cell Technology: Remedial Actions for the Foremost Challenges.

随着2019年新冠病毒的快速传播与2021年Delta变种病毒持续肆虐全球,世界各国工业发展处于停摆与缓慢前行阶段,因此,人类将提早面临能源短缺与化石燃料耗尽日子的到来,据此,世界各国科学家持续关注替代新兴能源的发展议题。

太阳能发电为洁净能源的首选，因此太阳能发电领域的发展为当今重要科研热点议题。太阳能相关制程至今已进入第三代器件的发展,替代能源科研领域主要关注转换效率与简易制程模式, 近几年太阳能电池光电转换效率已可与硅型半导体器件媲美,更重要的是半导体器件性能效率的改善经历了大半个世纪的时程,而短短十年的时间太阳能电池的发展已大幅跃进,其中钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells)备受学术界与产业界瞩目,它是利用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的材料替换, 钙钛矿型太阳能电池目前归类为第三代新型太阳能电池,亦称为新概念太阳能电池, 相比传统太阳能转化方式,钙钛矿太阳能电池更高效,基于有机-无机混合型钙钛矿材料(CH3NH3PbX3)制备的太阳电池, 转化效率自2009年至2019年从3.8%增长至20%, 因其有较高的光吸收系数与较低的制作成本及制备方式简易等优点,受到科学家与研究学者的关注,钙钛矿材料不仅可以作为光吸收层, 还可用作电子和空穴传输层, 2021年此类型太阳能电池光电组件转换效率已到达26%的里程碑,并持续快速向上提升发展,因此被誉为未来最有希望的能源替代方式。

然而,钙钛矿型太阳能电池面临许多挑战,包含: 严格环境条件控制、相对较低稳定性以及材料的毒性等问题,近日多国研究科学家积极展开探索结合硅芯片与钙钛矿型半导体垂直堆栈加成制程的可行性。本综述从钙钛矿型太阳能ABO3纳米超晶格的定义与发展史起笔,琢磨近几年各种钙钛矿新型太阳能电池的发展与阐述各种器件制程效能突破的机理,并对所面临的挑战提出问题与解决方针。

论文第一作者(Dr. Sanjay Sahare)与第一单位通讯作者(Prof. Shern-Long Lee)为深圳大学高等研究院,共同通讯作者包含: Dr. Samarendra Singh, Shiv Nadar University, India, 与 Prof. Prashant Sonar, Queensland University, Australia,文章发表受国家自然科学面上项目NSFC (21972095)与广东省、深圳市等基金支持。

文章链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101085