近年來，鈣鈦礦太陽能電池在效率上取得了驚人的進步，但開路電壓Voc的提升卻遠遠落后于短路電流密度Jsc的提升。這成為了阻礙鈣鈦礦太陽能電池效率進一步突破的關鍵瓶頸。本文將回顧近年來關于鈣鈦礦太陽能電池Voc損耗的研究進展，并探討其未來發展方向。
理想的太陽能電池僅通過輻射復合途徑轉換能量，但實際上，各種非輻射復合途徑會導致額外的電壓損失，即Voc損耗。非輻射復合包括界面復合和缺陷復合，這些因素會造成光生載流子在到達電極之前發生能量損失。
研究進展回顧
理論模型的建立： 2018年，Nam-Gyu Park 和 Hiroshi Sekawa 在 ACS Photonics 上發表文章，指出鈣鈦礦太陽能電池的Voc僅達到理論極限的77%，并強調了降低Voc損耗的重要性。他們呼吁建立完善的理論模型和測量工具來分析Voc損耗機制。
定量分析的突破： 2019年，Nature Photonics 發表了23.2%效率的鈣鈦礦太陽能電池，其研究團隊利用Enlitech ELCT3011 和 REPS 系統定量分析了Voc的非輻射復合損耗，并驗證了鈍化層對提高Voc和效率的貢獻。
高效率電池的實現： 2020年，韓國蔚山科技大學 (UNIST) 在 Science 雜志上發表了24.8%效率的鈣鈦礦太陽能電池，實現了0.3V的低電壓損失。該研究同樣利用Enlitech ELCT3010 (現為Enlitech REPS) 對Voc損耗特性進行分析。
界面材料的優化： 2022年，香港城市大學朱宗龍教授團隊在 Science 雜志上發表研究成果，利用二茂鐵基雙噻吩-2-羧酸酯 (FcTc2) 作為功能化界面層，有效減少了鈣鈦礦太陽能電池界面的非輻射復合，提升了Voc和效率。
研究方向展望
未來，鈣鈦礦太陽能電池的Voc損耗研究主要集中在以下幾個方面：
精確測量: 開發能夠精確測量Voc損耗的工具，例如Enlitech REPS系統，為研究人員提供更準確的數據。
深入分析: 通過理論模型和實驗數據分析，揭示Voc損耗的具體機制，以便針對性地解決問題。
界面工程: 設計和優化界面材料，降低界面處的非輻射復合，提升能量轉換效率。
材料缺陷控制: 控制材料的缺陷密度，減少缺陷導致的非輻射復合，提高材料的穩定性和耐久性。
總結
降低Voc損耗是提高鈣鈦礦太陽能電池效率的關鍵。通過精確的測量、深入的分析和合理的材料設計，可以有效降低Voc損耗，實現更高效率的鈣鈦礦太陽能電池，推動鈣鈦礦太陽能電池技術的發展
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