韓國科學(xué)技術(shù)院(KAIST )和延世大學(xué)的研究人員研制出了一種高效率、高穩(wěn)定性的有機(jī)-無機(jī)雜化太陽能電池。《先進(jìn)材料》雜志上的研究論文《通過混合鈣鈦礦/有機(jī)太陽能電池中的亞納米偶極子界面抑制空穴積累以促進(jìn)近紅外光子收集》指出，混合鈣鈦礦-有機(jī)太陽能電池效率提升的一個關(guān)鍵瓶頸是鈣鈦礦/體異質(zhì)結(jié)(BHJ)界面的能級不匹配，從而導(dǎo)致電荷積累。

論文補(bǔ)充道，現(xiàn)有的鉛基鈣鈦礦太陽能電池?zé)o法利用大約 52% 的總太陽能，因為它們的吸收光譜僅限于波長為 850 nm 或更短的可見光區(qū)域。為了解決這個問題，研究團(tuán)隊設(shè)計了一種將有機(jī)體異質(zhì)結(jié)(BHJ)與鈣鈦礦相結(jié)合的混合裝置，從而制成了可以吸收近紅外區(qū)域光線的太陽能電池。研究人員將一種基于異構(gòu)體 B3PyMPM 的亞納米偶極界面層直接引入鈣鈦礦表面，據(jù)稱這可以緩解鈣鈦礦和 BHJ 之間的能量障礙。研究發(fā)現(xiàn)，這可以抑制電荷積累，最大限度地提高對近紅外的貢獻(xiàn)，并將電流密度提高到 4.9 mA/cm²。該電池由氧化銦錫 (ITO) 制成的基板、基于 MeO-2PACz 的自組裝單層、鈣鈦礦吸收劑、偶極界面層、BHJ 界面、浴銅靈 (BCP) 緩沖層和銅 (Cu) 金屬觸點(diǎn)構(gòu)成。經(jīng)測試，該混合裝置的能量轉(zhuǎn)換效率從 20.4% 上升至 24%，研究論文稱這是鉛基混合鈣鈦礦有機(jī)太陽能電池的記錄。

該器件還實現(xiàn)了比之前研究更高的內(nèi)部量子效率 (IQE)，在近紅外區(qū)域達(dá)到 78%。它還表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性，在極端濕度條件下運(yùn)行 800 多小時后仍能保持其初始效率的 80% 以上。