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廈門稀土材料研究所基于三維/二維鈣鈦礦提高鈣鈦礦太陽能電池的環境穩定性和性能研究取得進展

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時間:2019-02-05   來源:高鵬課題組  文本大小:【 |  | 】  【打印

    廈門稀土材料研究所高鵬課題組基于(p-FC6H4C2H4NH3)2[PbI4] 的三維/二維鈣鈦礦提高鈣鈦礦太陽能電池的環境穩定性和性能研究取得進展。

 

    有機無機雜化鈣鈦礦作為一種具有離子特性的直接帶隙半導體,因其卓越的光電性能以及可溶液法制備等優點,得到了廣泛的研究關注。近年來,基于界面優化以及組分調控等手段,鈣鈦礦電池的光電轉換效率飛速提升,當前的世界認證效率已達到23.7%,然而較差的環境穩定性仍是阻礙鈣鈦礦走向商業化進程的一個主要因素。

 
    中科院海西研究院廈門稀土材料研究所高鵬團隊針對三元鈣鈦礦(Cs0.1(FA0.83MA0.17)0.9Pb(I0.83Br0.17)3)在空氣中相穩定性較差和滯留效應大的問題,在DFT計算的支持下,首次引入氟化芳族陽離子2-(4-氟苯基)乙基碘化銨(FPEAI),在具有過量PbI2的3D鈣鈦礦薄膜上原位生長低維鈣鈦礦層。 采用3D-2D鈣鈦礦作為光伏電池中的吸收層,二維鈣鈦礦覆蓋層的形成不僅可以保護三維鈣鈦礦結構免受水分和降解,還可以同時減少電荷復合,促進界面處的空穴傳輸。通過在3D鈣鈦礦薄膜上引入FPEAI/IPA溶液,穩定效率達到20.26%,穩定性大于對照電池,在864小時后保持99%的初始效率。該研究為使用氟化陽離子形成保護性二維鈣鈦礦提供了另一個極好的概念驗證。該成果發表在Adv. Energy Mater.(
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201802595.)

 

圖二

(a-b).不同鈣鈦礦薄膜的AFM圖;

(c-d).不同鈣鈦礦薄膜的截面SEM圖;

(e).純三維鈣鈦礦激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)圖;

(g).純二維鈣鈦礦LSCM圖;

(f, h).三維/二維鈣鈦礦LSCM圖

 

圖三

(a).瞬態光電壓測試;

(b).阻抗統計圖;

(c-d).瞬態光譜測試圖

 

    文獻鏈接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201802595

 

 

 

 

 

 


 

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