韓國科學技術院(KAIST)與延世大學開發了可最大程度地捕捉可見光範圍之外的近紅外光,功率轉換效率(PCE)達到24%,具有高效率且高穩定之有機-無機複合太陽電池。此項效率亦創下了鉛類複合型鈣鈦礦有機太陽電池的新紀錄。
現有的鉛類鈣鈦礦太陽電池因其吸收光譜僅限於波長850 nm以下的可見光區域,故有大約52%太陽能無法利用的問題。為了解決此一課題,KAIST研究團隊設計了一項有機混和層異質接面(Bulk Heterojunction; BHJ)結合鈣鈦礦之複合元件,實現了可以吸收近紅外線區域的太陽電池。
新開發的太陽電池在近紅外線區域的內部量子效率(IQE)為78%,電流密度(JSC)提升至4.9 mA/cm2。此外,新裝置具有高穩定性,即使在極端濕度條件下,在最大輸出追蹤的情況下,初始效率80%以上維持了超過800小時。
研究團隊是透過導入有機分子4,6-Bis(3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)-2-methylpyrimidine(B3PyMPM)形成的超薄偶極層(偶極界面層),降低了鈣鈦礦與有機半導體之間的能障,促進電荷轉移,進而實現此一研究成果。其他組件則包括了氧化銦錫(ITO)基板、鈣鈦礦吸收劑MeO-2PACz的自組裝單分子膜、BHJ界面、浴銅靈(Bathocuproine; BCP)緩衝層、銅(Cu)金屬接點。透過解決機械性/化學性穩定性的問題,將可望克服光學限制,為鈣鈦礦電池帶來新突破。