韩礼元Nature Energy: 效率超24%！低成本CNG电极用于“双85”钙钛矿电池

背电极的不稳定性破坏了高效钙钛矿太阳能电池的长期运行耐久性。上海交通大学韩礼元和王言博等人设计了一种由原位生长的双面石墨烯稳定的铜镍(Cu-Ni)合金复合电极，合金化使Cu的功函数适用于常规钙钛矿太阳能电池。

Cu-Ni是通过化学气相沉积制备高质量石墨烯的理想基材，同时保护器件免受氧气、水和内部组件之间的反应。为了将复合电极与半器件铆接，通过热压施加热塑性共聚物作为粘合剂层。

研究人员采用FTO/SnO2/钙钛矿/EVA/CNG结构制备器件。在孔径面积分别为0.09和1.02 cm2上实现了24.34%和20.76%(认证为 20.86%)的功率转换效率。CNG电极的成本仅为蒸镀Au电极的三分之一。

在基于氯化石墨烯和PTAA结构上，器件显示出更高的光热稳定性：在 85°C 和 85% 的相对湿度下进行1,440小时的湿热测试后，它们的初始效率保持在 97%;在连续 一个太阳光光照下，在最大功率点跟踪5,000 小时后，保持其初始效率的95%。

CNG复合材料的合成

图1 CNG复合材料石墨烯的质量和层数表征。

图2 器件性能表征。

图3 CNG复合电极稳定化机制。

图3 基于CNG复合电极电池的稳定性测试。

Lin, X., Su, H., He, S. et al. In situ growth of graphene on both sides of a Cu–Ni alloy electrode for perovskite solar cells with improved stability. Nat Energy (2022).

https://doi.org/10.1038/s41560-022-01038-1

https://www.nature.com/articles/s41560-022-01038-1