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，因為該技術(shù)特別耗時，通常需要至少幾個小時才能將氧氣擴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?！苯?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為spiro-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?！奔~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夾層的二氧化碳摻雜》中描述了這項新技術(shù)，該技術(shù)還聲稱能夠隔離用于其實現(xiàn)的二氧化碳。研究小組包括來自三星、耶魯大學(xué)、韓國化學(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。