引言  

目前基于鈣鈦礦的太陽(yáng)能電池效率已經(jīng)接近實(shí)用化，但是外界的濕氣會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦層，空穴傳輸層和電極/傳輸層界面的退化，因此，其在空氣中的穩(wěn)定性問(wèn)題是阻礙實(shí)用化的急需解決的瓶頸問(wèn)題。研究者們提出了很多解決方法：包括鈍化添加劑，阻水性傳輸層，阻水性界面修飾層等。然而, 這些改善內(nèi)部穩(wěn)定性的方法現(xiàn)在還不能滿足鈣鈦礦電池在戶外環(huán)境中保持穩(wěn)定性的需要。與之相比在器件外部進(jìn)行的封裝方法，尤其是薄膜封裝可在更廣范圍內(nèi)選擇阻水材料，有源層的厚度不受限制，與提升內(nèi)部穩(wěn)定性的方法兼容，并使器件最終實(shí)現(xiàn)柔性化和輕量化。但相比于OLED等有機(jī)光電器件，金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池對(duì)溫度和活性粒子更加敏感，現(xiàn)有的封裝方法大多會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的損傷，因此迫切需要發(fā)展新型高效無(wú)損傷的薄膜封裝方法。

 成果簡(jiǎn)介  

近日，在吉林大學(xué)段羽教授團(tuán)隊(duì)與美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校 Yang Yang教授團(tuán)隊(duì)合作，在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池上通過(guò)分子層沉積低溫生長(zhǎng)了富含甲基的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化薄膜作為封裝過(guò)程保護(hù)層，首次利用遠(yuǎn)程等離子增強(qiáng)原子層沉積技術(shù)直接在鈣鈦礦電池表面形成了致密氧化鋁薄膜作為水汽阻擋層。雜化薄膜內(nèi)部的甲基在等離子增強(qiáng)原子層沉積過(guò)程中消耗穿透薄膜的氧氣等離子，從而保護(hù)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池不受氧氣等離子損傷。整個(gè)封裝過(guò)程在50℃下進(jìn)行，封裝后器件效率僅損失0.09%。等離子增強(qiáng)原子層沉積的應(yīng)用，使該復(fù)合封裝薄膜水汽透過(guò)率達(dá)到1.3 ×10-5 g·m-2·day-1，對(duì)推動(dòng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性研究和實(shí)用化起著重要作用。相關(guān)成果以題為“Hermetic Seal for Perovskite Solar Cells: An Improved Plasma Enhanced Atomic Deposition Encapsulation”發(fā)表在了Nano Energy雜志。這一結(jié)果為薄膜封裝在光伏器件領(lǐng)域應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，為基于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的實(shí)用化開(kāi)辟了一條新路。

 圖文導(dǎo)讀  

圖1.由封裝過(guò)程溫度和活性前驅(qū)體引起的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的損壞

圖2.封裝方法及其原理解析

圖3.封裝薄膜性能表征

圖4.封裝后鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性測(cè)試

論文地址：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104375