來自阿卜杜拉國王科技大學（King Abdullah University of Science and Technology，KAUST）、普林斯頓大學（Princeton University）、馬爾馬拉大學（Marmara University）、捷克科學院（Academy of Sciences of the Czech Republic）和Nano-C的研究人員設計了一種鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池，其頂部倒置鈣鈦礦電池依賴于由熱蒸發的C60制備的電子傳輸層（ETL）。實驗制備獲得了開路電壓為 1950 mV 和填充因子達到81%的電池。值得注意的是，其中一個電池的功率轉換效率達到了 30.9%。這些發現為推動鈣鈦礦光伏技術實現高工藝產量的規模化生產提供了重要啟示。
在“p-i-n”器件結構中，空穴選擇性接觸p位于本征鈣鈦礦層i的底部，電子傳輸層n位于頂部。傳統的鹵化物鈣鈦礦電池具有相同的結構，但相反——“n-i-p”布局。在n-i-p架構中，太陽能電池通過電子傳輸層（ETL）側被照亮;在 p-i-n 結構中，它通過空穴傳輸層 （HTL） 表面被照亮。
該團隊強調了工藝可重復性的重要性，這對商業化至關重要。為此，研究小組表明，對于蒸發的C60，這是高效串聯中的電子選擇性接觸材料，這種可重復性可能是一個問題，具體取決于源材料的質量。該團隊還發現，使用升華的C60可以解決這個問題。
研究人員表示C60通常是倒置太陽能電池中ETL的首選材料，因為它相對于鈣鈦礦吸收劑具有較小的導帶偏移和較大的價帶偏移，這反過來又有利于電池的電子提取和空穴阻斷性能。
然而，這種材料的溶解性較差，需要使用基于溶液的方法，如旋涂、噴涂或刀片涂層，盡管確保最大限度地減少C60 引起的寄生光學吸收的首選工藝是熱蒸發。
研究小組的發現表明，由于源材料在多個蒸發循環中的加熱和冷卻循環，C60通過C60分子的融合轉化為更高分子量的結構。這種轉變往往會導致富勒烯電子特性的改變，從而對器件性能產生不利影響。然而，科學家們還表明，進一步純化接收的C60可以幫助避免這些問題，即使在重復沉積循環后，器件性能也不會受到影響。
通過這一過程，該團隊制造了一種基于氧化銦錫 （ITO） 基板的電池、由氧化鎳 （II） （NiOx） 和稱為甲基取代咔唑 （Me-4PACz） 的膦酸制成的空穴傳輸層 （HTL）、鈣鈦礦吸收劑、C60 ETL、浴銅堿 （BCP） 緩沖層和銀 （Ag） 金屬觸點。
然后將該電池堆疊為鈣鈦礦-硅串聯太陽能電池中的頂部器件，該電池包含基于氟化鎂（MgF2).在標準照明條件下進行測試，該串聯器件實現了30.90%的功率轉換效率，結果得到了Fraunhofer ISE CalLab的證實。
研究人員認為這些效率水平令人鼓舞，并表示業界已經能夠預見到采用C60觸點的商用光伏組件。"除了使用升華C60的潛力之外，我們的工作還為制備更適合、尤其是無氧的富勒烯提供了有價值的指導，這些富勒烯可用于基于鈣鈦礦的太陽能電池的商業化加工，且產量較高。"
來源?：Perovskite-info
