亮点成果

《Advanced Functional Materials》《NANOSCALE》刊登赵兴中教授课题组系列成果

来源:武汉大学物理科学与技术学院 发布时间:2016-09-14 14:43:05 点击次数:

      我院赵兴中教授课题组在基于碳电极的廉价、稳定、高效无空穴传输层型钙钛矿电池的研究上取得了重要进展,为钙钛矿电池器件的实用化发展提供了重要的思路。主要成果包括1篇《Advanced Functional Materials》,1篇《Nanoscale》以及3篇《Journal of Power Source》等文章。该工作得到了国家自然科学基金委和科技部973及纳米专项的支持。
      赵兴中教授课题组与校友、美国托莱多大学鄢炎发教授合作,于2016年5月20日在Advanced Functional Materials (先进功能材料)在线发表(Adv. Funct. Mater., 26: 4866–4873. doi:10.1002/adfm.201504564)。武汉大学物理学院为第一署名单位,我院2013级博士生余桢华同学为第一作者。该成果题为“Stable Organic–Inorganic Perovskite Solar Cells without Hole-Conductor Layer Achieved via Cell Structure Design and Contact Engineering”《通过电池结构设计和界面工程技术得到的稳定的无空穴传输层型钙钛矿电池》,
      钙钛矿电池在最近的短短几年之内转化效率迅猛发展,目前单节电池认证效率已经超过22%,已经超过市场最大占有额的多晶硅电池,直逼单晶硅电池和GaAs等薄膜电池。不仅如此MaPbI3等钙钛矿材料在光催化、发光器件、光敏探测器、激光器等领域也有极大的应用前景,因而基于钙钛矿材料的光电功能器件尤其是钙钛矿太阳能电池的研究成为了全世界研究者共同关注的重大课题。
      然而与其令人惊叹的转化效率提升相比,钙钛矿电池的差强人意的稳定性和较高的制造成本却成为了妨碍其产业化发展的最大短板。以攻克此问题为目标,赵兴中教授课题组基于电池结构设计和界面工程技术,发明了一种基于特殊双层异质碳电极的无空穴传输层型钙钛矿电池。这种电池相比传统钙钛矿电池不仅省去了昂贵的有机空穴传输材料、大型真空设备以及贵金属电极,同时由于其热触发下的内部自修复特性使这种电池具有极其优越的高温稳定性。100摄氏度下加热5.5小时后依然能保持高于初始效率的性能。简单封装后也具有很好的防水性。因此,这种设计的钙钛矿电池对未来发展稳定、廉价、高效的太阳能电池器件及其产业化提供了一条重要的方法和思路。

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全文链接:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201504564/full

      此外,基于这种无空穴传输层型钙钛矿电池的技术,我们还专门设计了一种符合纳米结构的二氧化钛电子传输层,这种复合纳米结构结合了具有光散射能力的非均一尺寸纳米颗粒以及具有电子传输通道的纳米阵列结构。因而这种复合纳米结构的电子传输层也兼具了更高的入射光利用率以及更低的载流子复合,最终应用于电池中得到了更优越的性能。该工作由余桢华同学第一作者发表于Nanoscale, 2016,8, 5847-5851,DOI: 10.1039/C5NR09045H。

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全文链接:
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/nr/c5nr09045h#!divAbstract

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