År 2009, när tunnfilmsceller av kalcit började dyka upp, var omvandlingseffektiviteten endast 3,8 % och ökade mycket snabbt. För enhet 2018 har laboratorieeffektiviteten överstigit 23 %. Den grundläggande molekylformeln för en kalkogenidförening är ABX3, och A-positionen är vanligtvis en metalljon, såsom Cs+ eller Rb+, eller en organisk funktionell grupp. Såsom (CH3NH3;), [CH(NH2)2]+; B-positionen är vanligtvis tvåvärda katjoner, såsom Pb2+ och Sn2+ joner; X-positionen är vanligtvis halogenanjoner, såsom Br-, I-, Cl-. Genom att ändra komponenterna i föreningarna kan den otillåtna bandbredden för kalkogenidföreningar justeras mellan 1,2 och 3,1 eV. Den högeffektiva fotovoltaiska omvandlingen av kalkogenidceller vid korta våglängder, överlagrad på celler med enastående omvandlingsprestanda vid långa våglängder, såsom heterogena kristallina kiselceller, kan teoretiskt uppnå en fotovoltaisk omvandlingseffektivitet på mer än 30 %, vilket bryter igenom gränsen för den teoretiska omvandlingseffektiviteten för kristallina kiselceller på 29,4 %. År 2020 har detta staplade batteri redan uppnått en omvandlingseffektivitet på 29,15 % i Berlinlaboratoriet i Heimholtz, Tyskland, och den staplade kalkogenid-kristallina kiselcellen anses vara en av de viktigaste batteriteknologierna i nästa generation.
Kalkogenidfilmskiktet framställdes med en tvåstegsmetod: först deponerades porösa Pbl2- och CsBr-filmer på ytan av heterojunktionsceller med fluffiga ytor genom samindunstning, och täcktes sedan med en organohalidlösning (FAI, FABr) genom spin-coating. Den organiska halogenidlösningen penetrerar porerna i den ångdeponerade oorganiska filmen och reagerar sedan och kristalliserar vid 150 grader Celsius för att bilda ett kalkogenidfilmskikt. Tjockleken på den sålunda erhållna kalkogenidfilmen var 400-500 nm, och den seriekopplades med den underliggande heterojunktionscellen för att optimera strömmatchning. Elektrontransportskikten på kalkogenidfilmen är LiF och C60, erhållna sekventiellt genom termisk ångdeponering, följt av atomlagerdeponering av ett buffertlager, Sn02, och magnetronsputtring av TCO som en transparent frontelektrod. Tillförlitligheten hos denna staplade cell är bättre än den för den enkelskiktade cellen av kalkogenid, men stabiliteten hos kalkogenidfilmen under miljöpåverkan av vattenånga, ljus och värme behöver fortfarande förbättras.
Publiceringstid: 20 oktober 2023