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廈門稀土材料研究所基于三維/二維鈣钛礦提高鈣钛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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时间:2019-02-05   来源:高鹏课题组  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] 的三维/二维钙钛矿提高钙钛矿太阳能电池的环境稳定性和性能研究取得进展。

 

    有機無機雜化鈣钛礦作爲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,鈣钛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钛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钛礦(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)乙基碘化铵(FPEAI),在具有過量PbI2的3D钙钛矿薄膜上原位生长低维钙钛矿层。 采用3D-2D钙钛矿作为光伏电池中的吸收层,二维钙钛矿覆盖层的形成不仅可以保护三维钙钛矿结构免受水分和降解,还可以同时减少电荷复合,促进界面处的空穴传输。通过在3D钙钛矿薄膜上引入FPEAI/IPA溶液,稳定效率达到20.26%,稳定性大于对照电池,在864小时后保持99%的初始效率。该研究为使用氟化阳离子形成保护性二维钙钛矿提供了另一个极好的概念验证。该成果发表在Adv. Energy Mater.(
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201802595.)

 

圖二

(a-b).不同鈣钛礦薄膜的AFM圖;

(c-d).不同鈣钛礦薄膜的截面SEM圖;

(e).純三維鈣钛礦激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)圖;

(g).純二維鈣钛礦LSCM圖;

(f, h).三维/二维钙钛矿LSCM图

 

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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