《自然》子刊刊登我院研究成果——钙钛矿薄膜太阳能电池研究取得重要进展

     《自然》子刊刊登物理学院研究成果

                                     ——钙钛矿薄膜太阳能电池研究取得重要进展

      我院方国家教授课题组与校友、美国托莱多大学鄢炎发教授合作,在高效低成本简单结构钙钛矿光伏电池研究领域取得重要进展。该成果以《一种无空穴阻挡层的高效钙钛矿薄膜太阳能电池》“Efficient hole-blocking layer-free planar halide perovskite thin-film solar cells”为题,于2015年3月23日在线发表在《自然•通讯》上(Nature Communications 6:6700 doi: 10.1038/ncomms7700 (2015))。论文第一署名单位是武汉大学,第一作者是物理科学与技术学院2013级博士生柯维俊。

      众所周知,传统能源主要依赖化石能源,由此带来的环境问题日趋严重,比如雾霾等。太阳能是理想的清洁能源,寻找能够将它经济高效地转换成其它可利用能源形式的新型功能材料,一直是能源科学领域的研究核心。几年前才发现的钙钛矿太阳能电池以独特的物理性质、醒目的光电转化效率、诱人的工业应用前景等,在国际上迅速掀起了研究热潮。

      低温、结构简单、低成本是工业界始终不渝的追求。由方国家领衔的能源材料与半导体器件课题组通过系列的试验探索,发现了一种简单结构无空穴阻挡层的碘-氯体系钙钛矿太阳能电池(如图所示)并对其工作机制及物理性能进行了深入系统的研究。基于半导体界面工程及能带理论,研究人员采用紫外臭氧表面处理和氯元素界面钝化这两个关键技术,首次取得了高的开路电压和光电转化效率。 这一技术打破了传统高效太阳能电池通常需要空穴阻挡层的惯例,该结果对理解钙钛矿电池的工作机理具有重要的科学意义。研究人员通过这样一个极其简单的电池结构也取得了很高的光电转化效率,同时电池的制备温度不高于一百摄氏度适合于塑料等柔性基底,这为低成本钙钛矿电池的大批量、低成本、卷对卷工业化生产打下了基础,有很好的应用前景。 

     

 

钛矿薄膜电池在有/无光照下的电流-电压关系曲线及结构示意图
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