紐約大學(xué)（NYU）的研究人員利用二氧化碳（CO2）摻雜技術(shù)制備了鈣鈦礦太陽能電池，而不是更常用的氧摻雜。

科學(xué)家們將基于氧的普通p型摻雜工藝描述為使鈣鈦礦更接近商業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵障礙之一，因?yàn)樵摷夹g(shù)特別耗時(shí)，通常需要至少幾個(gè)小時(shí)才能將氧氣擴(kuò)散到鈣鈦礦電池的空穴傳輸層中。

但是工藝可提高電池層間的導(dǎo)電性，包括將基于螺甲醚的空穴傳輸層（HTL）與鋰-雙（三氟甲烷）磺酰亞胺（LiTFSI）薄膜混合暴露于空氣和光中。螺環(huán)是鈣鈦礦型太陽能電池中最常用的空穴傳輸材料，而LiTFSI是一種親水性鋰鹽，被廣泛用作p-螺氧甲胺的摻雜劑。

研究人員指出，這種技術(shù)的實(shí)施，除了依賴于環(huán)境條件外，還可能導(dǎo)致剩余的未反應(yīng)的反應(yīng)物或有害的副產(chǎn)品在該層本身。

二氧化碳起泡

通過他們的新方法，研究小組通過在紫外光下將螺甲醚：LiTFSI溶液與CO2鼓泡一分鐘來預(yù)摻雜螺甲醚分子。將CO2鼓泡的螺氧甲醚：LiTFSI薄膜作為HTL加入到電池中，并將電池性能與使用O2處理的螺氧甲醚：LiTFSI薄膜的類似太陽能電池進(jìn)行了比較。

后者的效率為17.3%，開路電壓為1.14v，短路電流密度為20.9mac2，填充因子為0.74。前者的效率為19.1%，開路電壓為1.14v，短路電流密度為21.2mac2，填充因子為0.79。

根據(jù)科學(xué)家們的研究，二氧化碳?xì)馀莸穆菪w：LiTFSI的電導(dǎo)率也比氧氣氣泡的螺旋體：LiTFSI高出5倍左右。”經(jīng)過二氧化碳處理的薄膜還產(chǎn)生了穩(wěn)定、高效的鈣鈦礦型太陽能電池，而無需任何后處理。”他們進(jìn)一步指出，經(jīng)過氧氣處理的電池需要經(jīng)過后處理暴露在空氣中，才能看到其效率略有提高。

“除了縮短器件制造和加工時(shí)間外，在鈣鈦礦型太陽能電池中應(yīng)用預(yù)摻雜的螺氧甲胺還使電池更加穩(wěn)定。這在一定程度上是因?yàn)閟piro-OMeTAD:LiTFSI溶液中的大多數(shù)有害鋰離子在二氧化碳鼓泡過程中穩(wěn)定為碳酸鋰。”紐約大學(xué)的研究人員JaeminKong解釋道。

最近發(fā)表在《自然》雜志上的論文《鈣鈦礦型太陽能電池有機(jī)夾層的二氧化碳摻雜》中描述了這項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)還聲稱能夠隔離用于其實(shí)現(xiàn)的二氧化碳。研究小組包括來自三星、耶魯大學(xué)、韓國(guó)化學(xué)研究所、城市大學(xué)研究生中心、旺旺大學(xué)和光州科學(xué)技術(shù)研究所的研究人員。