北京大学赵清&清华大学易陈谊团队在Joule期刊发表题为“ Perovskite facet heterojunction solar cells”的研究论文，高峰为第一作者，赵清&易陈谊教授为共同通讯作者。
核心亮点：本文通过在基于钙钛矿光伏器件中，集成两种具有不同晶面(001)/(111)的薄膜，首次构建了面异质结，结合了钙钛矿的（001）和（111）面取向的优势，实现了蒸发法制备的钙钛矿太阳能电池的高效率（24.92%）和高运行稳定性（2000小时）。在最大功率输出下运行2000小时后，目标器件的初始性能保持了91.7%，显著提高了其运行稳定性。
多晶钙钛矿薄膜的表面具有不同的面取向，这些面取向导致了多样化的化学和电子结构。这些面取向的变化体现在光电特性的差异上，包括能级排列和载流子迁移率。异质结结构是传统光伏器件中的基本元素，它涉及将两种具有独特光电特性的不同组件进行策略性组合。不同面取向上的光电特性异质性为创建能够提升器件性能的结提供了机会。
基于此，北京大学赵清&清华大学易陈谊研究团队通过整合两种表现出不同晶体面（001）/（111）的薄膜，在基于钙钛矿的光伏器件中构建了一种双层面异质结（FHJ）。该面异质结器件的掩埋界面表现出有效的II型能带排列，有利于光致载流子的分离和提取，从而减少载流子复合损失。面异质结将蒸发法制备的钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率（PCE）提升至24.92%。在最大功率输出下运行2000小时后，目标器件的初始性能保持了91.7%，显著提高了其运行稳定性。此外，FHJ器件实现了改进的操作稳定性和抗湿度和光热降解。
该研究表明，FHJ通过II型能级排列在提高载流子传输效率和减少载流子复合方面发挥了关键作用，有助于光伏器件的卓越性能，从而拓宽了未来可持续能源解决方案的视野。提供了一种利用不同面取向钙钛矿优势的新方法。
本文来源：
https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.11.004