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            鈣鈦礦光伏研究取得進(jìn)展


            來(lái)源: 中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院

            中國(guó)粉體網(wǎng)訊  鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)因廉價(jià)的材料成本、易于制備大面積器件以及較高的光電轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。SnO2具有高透過(guò)率、高電子遷移率、適宜的能級(jí)、良好的紫外輻照穩(wěn)定性和易于低溫加工等特點(diǎn),是目前n-i-p型PSCs電池常用的電子傳輸材料。然而,它的體相和表面的缺陷【氧空位(VO)、懸空羥基(-OH)和不飽和配位金屬原子】易引起載流子累積和非輻射復(fù)合損失。此外,鈣鈦礦中金屬、鹵素和有機(jī)離子的配位不足也會(huì)引起界面化學(xué)反應(yīng),使得器件的效率和穩(wěn)定性惡化。因此,對(duì)PSCs埋底界面的優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)其高效率和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。然而,由于埋底界面的非暴露特性,對(duì)其進(jìn)行研究和優(yōu)化具有一定的挑戰(zhàn)性。 

            中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單有效的策略,通過(guò)在SnO2納米顆粒中加入草酸甲脒(FOA)來(lái)同時(shí)抑制SnO2體相和表面缺陷以及鈣鈦礦埋底界面處FA+/Pb2+相關(guān)缺陷,實(shí)現(xiàn)了有效的靶向缺陷鈍化。相關(guān)研究成果以Target Therapy for Buried Interfacial Engineering Enables Stable Perovskite Solar Cells with 25.05% Efficiency為題,發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。 

            研究發(fā)現(xiàn),甲脒離子和草酸根離子在SnO2層中均呈縱向梯度分布,聚集在SnO2/鈣鈦礦埋底界面處,調(diào)節(jié)鈣鈦礦的晶體生長(zhǎng),降低體相及界面缺陷,改善鈣鈦礦和SnO2之間的能級(jí)匹配。結(jié)果表明,F(xiàn)OA處理后的PSCs能量轉(zhuǎn)換效率從22.40%提高到25.05%,同時(shí)PSCs的存儲(chǔ)穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性也顯著提升。 

            該研究為靶向治療埋底界面缺陷,改善PSCs性能提供了有效途徑。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金委員會(huì)、深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)及山西省科技廳的支持。該研究由上海高研院、南方科技大學(xué)、香港城市大學(xué)合作完成。 



            FOA調(diào)節(jié)鈣鈦礦晶體生長(zhǎng)、改善界面能級(jí)匹配及降低界面缺陷的示意圖


            (中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安)

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