亮点成果

《Nano Energy》刊登我院钙钛矿光伏电池新成果

来源:武汉大学物理科学与技术学院 发布时间:2016-11-28 23:23:40 点击次数:

 近期,我院方国家教授领衔的能源材料与半导体器件课题组,在低成本钙钛矿光伏电池及稳定性研究方面再次取得新进展,研究成果在国际权威期刊《Nano Energy》上发表。该工作得到了国家863计划、国家自然科学基金委的支持。

 钙钛矿太阳能电池以其独特的物理性质、醒目的光电转化效率和诱人的工业应用前景等特点,被认为是一种拥有巨大潜力的光伏器件但其电池效率衰减(稳定性)等问题是其走向工业化应用急待解决的课题。现行钙钛矿电池比较普遍使用的空穴传输材料是一种比较昂贵的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD),其需要通过掺杂锂盐以提高电池的性能,但这同时加剧了钙钛矿电池的不稳定性。所以研究人员希望寻找更加廉价和稳定的空穴传输材料来替代传统材料。 酞菁铜是一种比较廉价的小分子材料。 课题组与南方科技大学许宗祥博士合作,从分子设计层面出发,用八甲基取代的酞菁铜(CuMe2Pc)代替spiro作为空穴传输层,显著提高了平面钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。研究结果表明CuMe2Pc表现出了垂直于衬底方向的分子排列和更高的空穴迁移率,提高了器件的空穴抽取能力。同时,CuMe2Pc还具有更疏水的表面特性,有利于保护钙钛矿吸光层免于水分子的破坏,显著地改善了钙钛矿太阳能电池的稳定性。由于CuMe2Pc这些良好的电学和表面物理特性,基于CuMe2Pc空穴传输层的钙钛矿太阳能电池取得了15.75%的光电转换效率和优异的长期稳定性。经过2000h的长期稳定性测试,器件还能保持95%的起始效率。

该成果以《使用八甲基取代的酞菁铜作为空穴传输层来显著改善钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率》“A facile molecularly engineered copper (II) phthalocyanine as hole transport materialfor planar perovskite solar cells with enhanced performance and stability ”为题发表在国际权威刊物Nano Energy》(G. Yang, Y.-L. Wang, J.-J. Xu, H.-W. Lei, C. Chen, H.-Q. Shan, X.-Y. Liu, Z.-X. Xu, G.-J. Fang, Nano Energy 2016, DOI:10.1016/j.nanoen.2016.11.039),论文论文第一署名单位是武汉大学,第一作者是武汉大学物理科学与技术学院2016级博士生杨光。

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