科研进展

《Nano Energy》刊登方国家课题组宽带隙钙钛矿光伏电池研究新成果

来源:  发布时间:2021-10-12 11:18:17 点击次数:

近期,我院方国家教授课题组,与肖旭东教授课题组和嘉兴学院尹新星博士课题组合作,在宽带隙钙钛矿太阳能电池及钙钛矿/铜铟镓硒四端叠层电池研究领域取得新进展。

最近几年钙钛矿单结及叠层太阳能电池的效率已经发展到和单晶硅电池相当甚至更好的水平。而高效的钙钛矿叠层太阳能电池需要利用高效的宽带隙钙钛矿太阳能电池作为顶电池,但是宽带隙钙钛矿太阳能电池常常遭受大的VOC损失和相分离。这主要是由于晶界处的离子迁移,如碘空位移动,和钙钛矿表面的界面缺陷,它们主导了宽带隙钙钛矿太阳能电池的器件性能。因此,高效宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备成为了钙钛矿群体的一大挑战。

这项工作研究了倒置结构1.68 eV宽带隙钙钛矿太阳能电池的界面调控,即采用噻吩乙胺盐酸盐(TEACl)形成2D/3D钙钛矿异质结界面,得到高效稳定的宽带隙钙钛矿太阳能电池。噻吩和氨基官能团能钝化钙钛矿薄膜中带正电和负电的电荷缺陷,同时在Br/I混合钙钛矿中Cl的加入能进一步地稳定宽带隙钙钛矿物相。因此2D钙钛矿界面的形成钝化了钙钛矿薄膜表面与晶界处的缺陷,增加了离子迁移的活化能,最终宽带隙钙钛矿太阳能电池的暗态饱和电流密度减少,VOC损失降低,最终实现了20.31%的冠军效率。更重要的是,TEACl处理的器件在苛刻的条件下(如潮湿的空气环境、加热)相对于对照组器件表现出更好的稳定性。另外,构筑的四端(4-T)钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳能电池取得了24.0%的效率。

108日,该工作以“Interfacial Engineering of A Thiophene-based 2D/3D Perovskite Heterojunction for Efficient and Stable Inverted Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells”为题被国际著名刊物《纳米能源》(Nano Energy)在线发表。论文第一署名单位是武汉大学物理科学与技术学院,陈聪博士(2016级直博)、博士生梁记伟(2019级)和硕士生张俊俊(2020级)为共同第一作者,方国家教授、肖旭东教授和尹新星博士为共同通讯作者。合著者包括武汉大学柯维俊教授、陶晨研究员、宫俊波副研究员、林乾乾教授;中国科技大学丁泽军教授;日本筑波国立材料研究所Bo Da研究员;嘉兴学院李在房教授等。


  

该工作得到了国家自然科学基金、湖北省科技计划资金的资助。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285521008594

 

 





 

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