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我院在空气中印刷制备全无机钙钛矿太阳电池研究中取得重要进展
发布时间:2020-12-23     作者:        分享到:

        钙钛矿半导体因其独特的强光吸收和优异的载流子迁移率而成为太阳能电池的新材料。钙钛矿太阳能电池(PSCs)的功率转换效率(PCE)已从3.8%提高到25.2%,这已经可以与其他薄膜光伏(PV)器件相媲美。钙钛矿材料的一个显著优势是能够在低温下进行固溶处理,这使得钙钛矿太阳能电池有望成为高性能、可印刷和低成本的无真空光伏技术的候选材料。空气中可印刷的制备技术,如刮涂法,可方便地进入成熟的工业过程。目前,通过刮涂法制备的有机-无机钙钛矿太阳能电池的PCE已达到21.9%(8 mm2)。遗憾的是,MA基钙钛矿型太阳能电池由于其易挥发的MA+阳离子而存在热稳定性差的问题。用Cs+(例如CsPbI3)取代MA+可以显著提高热稳定性,并略微增加带隙(≈1.7 eV),这两方面共同为高效串联太阳能电池带来了希望,但已报道的制备技术无法转移至大规模商业化应用。

        近日,陕西师范大学赵奎教授(刘生忠教授团队)联合阿卜杜拉国王科技大学Thomas D. Anthopoulos教授发现了空气中低温印刷的CsPbI3太阳能电池。通过引入低浓度的多功能分子添加剂Zn(C6F5)2,可以降低快速结晶成膜导致的能级失配和陷阱密度,从而实现高质量的CsPbI3钙钛矿薄膜。结果表明:添加剂倾向于在CsPbI3/SnO2界面附近积累,减少了150 meV的能级差异;同时添加剂在钙钛矿表面上也有强烈的化学吸附,减少了陷阱密度。因此空气中印刷的太阳能电池获得了19%的能量转换效率。

        相关研究成果以题为“Printable CsPbI3 Perovskite Solar Cells with PCE of 19% via an Additive Strategy”发表在知名期刊Advanced Materials上。第一作者为我院硕士研究生常晓明。我院刘生忠教授、赵奎教授和阿卜杜拉国王科技大学Thomas D. Anthopoulos教授为共同通讯作者。

        论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202001243

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