ALD 技术助力钙钛矿太阳能电池：85°C下超2000小时稳定运行

       在当今追求可持续能源的时代，钙钛矿太阳能电池因具有高光电转换效率和低成本潜力，成为了科研领域的焦点。然而，其迈向大规模商业应用的征程并非一帆风顺，提升大面积模块效率和增强稳定性成为了两大关键挑战。

武汉大学王植平教授团队在Nature Energy 上发表的题为 “Inverted perovskite solar cells with over 2,000  hoperational  stability at 85 °C using fixed charge passivation” 的研究成果，为解决这一难题带来了新的曙光。该研究巧妙地运用了原子层沉积（ALD）技术，成功攻克了钙钛矿太阳能电池在大面积模块效率提升与稳定性增强方面的瓶颈。

       研究发现,AlOₓ和SiOₓ在界面处能够分别固定负电荷和正电荷。通过电容-电压（C-V）曲线测试和开尔文探针力显微镜（KPFM）表征，证实了固定电荷的存在。这些固定电荷改变了界面附近的载流子浓度分布，降低了界面复合和光电压损失。以AlOₓ为例，其固定的负电荷吸引空穴、排斥电子，使界面处的空穴/电子浓度比远离捕获截面比，进而减少了表面复合速率，提高了电池的开路电压。理论计算也表明，随着负固定电荷量的增加，电池的开路电压显著提升，这与实验结果高度吻合。

       在长期稳定性方面，ALD技术同样发挥了重要作用。研究人员通过ALD技术优化后的电池器件，在85℃，相对湿度50%的环境下，经过2000小时的1个太阳光照最大功率点（MPP）跟踪老化测试后，效率几乎没有损失。相比之下，未经过ALD技术处理的对照器件，效率在测试过程中急剧下降。这得益于ALD沉积的AlOₓ不仅能够减少界面缺陷，还能利用其酸性缓解NiOₓ与钙钛矿之间的化学反应，降低高温下钙钛矿的分解速率。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41560-023-01377-7