亮点成果

Advanced Materials发表方国家课题组低温SnO2量子点及高效平面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:2018-02-28 10:46:34 点击次数:

         近年来,有机无机杂化MAPbX3 (X=Cl, BrI)钙钛矿材料由于其卓越的光电性能而受到广泛关注。钙钛矿太阳能电池因其效率高、成本低而受到广泛专注。短短数年之间,光电转换效率已经从2009年报道的3.8%迅速提高到了22.1%

二氧化锡(SnO2)是一种很重要的电子传输层材料,它在平面结构和多孔结构钙钛矿电池中都有重要应用。光伏电池中电子传输界面层载流子浓度如果太高则容易产生载流子复合、如果浓度太低又不利于电子的高效传输,因此实现SnO2电子传输层载流子浓度的有效调节并形成具有自主知识产权的专利技术显得非常重要。

我院方国家教授课题组与美国托莱来多大学鄢炎发教授和香港理工大学李刚教授合作,首次报道了室温溶液法合成SnO2量子点,并用于低温平面钙钛矿太阳能电池作为电子传输层。研究结果发现,通过对SnO2量子点薄膜进行不同温度的退火处理,可以控制SnO2量子点薄膜中的配体(硫脲)的残存量,进而有效地调节SnO2量子点薄膜的载流子浓度。利用较低温度200热处理的电子传输层,研制的小面积钙钛矿电池效率达到20.8%0.09cm2)、大面积电池效率超过19% (1cm2)、柔性器件效率达到16.97%SnO2量子点电子传输层的载流子浓度可以显著影响SnO2和钙钛矿界面阻抗和电荷输运,从而对钙钛矿电池的器件效率以及J-V回滞现象产生很大影响。另一方面,该工作合成的SnO2量子点溶液十分稳定,并且合成方法简单。能够通过室温溶液法制备出高质量的SnO2电子传输材料,具有广阔的应用前景和商业价值。该成果以《有效调节SnO2量子点电子传输材料载流子浓度,实现高效平面钙钛矿太阳能电池》“Effective carrier concentration tuning of SnO2 quantum dot electron selective layers for high performance planar perovskite solar cells ”为题发表在Wiley出版社的Advanced Materials (2018, 1706023)上。 相关成果已申请国家发明专利。文章署名第一单位为武汉大学物理科学与技术学院,论文第一作者为博士生杨光。

该工作得到了国家科技部863计划, 国家自然科学基金委等相关项目的支持。

 

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论文链接:

 

https://doi.org/10.1002/adma.201706023

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