Em 2009, quando as células de filme fino de calcita começaram a aparecer, a eficiência de conversão era de apenas 3,8% e aumentou muito rapidamente. Na Unidade 2018, a eficiência do laboratório ultrapassou 23%. A fórmula molecular básica de um composto calcogeneto é ABX3, e a posição A geralmente é um íon metálico, como Cs+ ou Rb+, ou um grupo funcional orgânico, como (CH3NH3;), [CH(NH2)2]+; a posição B geralmente é um cátion divalente, como íons Pb2+ e Sn2+; a posição X geralmente é um ânion halogênio, como Br-, I-, Cl-. Alterando os componentes dos compostos, a largura de banda proibida dos compostos calcogenetos é ajustável entre 1,2 e 3,1 eV. A conversão fotovoltaica de alta eficiência de células de calcogeneto em comprimentos de onda curtos, sobreposta a células com excelente desempenho de conversão em comprimentos de onda longos, como células de silício cristalino heterogêneo, pode teoricamente obter uma eficiência de conversão fotovoltaica de mais de 30%, rompendo o limite da eficiência teórica de conversão de células de silício cristalino de 29,4%. Em 2020, essa bateria empilhada já atingiu uma eficiência de conversão de 29,15% no Laboratório de Heimholtz, em Berlim, Alemanha, e a célula empilhada de calcogeneto-silício cristalino é considerada uma das principais tecnologias de bateria da próxima geração.
A camada de filme de calcogeneto foi realizada por um método de duas etapas: primeiro, filmes porosos de Pbl2 e CsBr foram depositados na superfície de células de heterojunção com superfícies macias por coevaporação e, em seguida, cobertos com uma solução organohaleto (FAI, FABr) por spin-coating. A solução de haleto orgânico penetra nos poros do filme inorgânico depositado por vapor e, em seguida, reage e cristaliza a 150 graus Celsius para formar uma camada de filme de calcogeneto. A espessura do filme de calcogeneto assim obtido foi de 400-500 nm, e foi conectado em série com a célula de heterojunção subjacente para otimizar o casamento de corrente. As camadas de transporte de elétrons no filme de calcogeneto são LiF e C60, obtidas sequencialmente por deposição térmica de vapor, seguida por deposição de camada atômica de uma camada tampão, SnO2, e pulverização catódica de magnetron de TCO como um eletrodo frontal transparente. A confiabilidade dessa célula empilhada é melhor do que a da célula de camada única de calcogeneto, mas a estabilidade do filme de calcogeneto sob as influências ambientais de vapor de água, luz e calor ainda precisa ser melhorada.
Horário da publicação: 20 de outubro de 2023