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彩票龙虎注厦门稀土材料彩票龙虎注 钙钛矿太阳能电池研究取得新进展

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时间: 2020-03-23   来源:彩票龙虎注_彩票牛牛注_彩票牛蛙-诚信第一 大 |  | 】  【打印

  

  

 

  http://mp.weixin.qq.com/s/63Gzr-77KY_8W1Kigf6SjA

  

  

  有机-无机杂化钙钛矿因其优异的光电子性能,受到全世界研究者的关注。其作为活性层制备的太阳能电池,光电转换效率已超过25%,接近单晶硅电池的最高值。然而,通过低温溶液法制备的钙钛矿薄膜通常是多晶的。多晶薄膜,在其表面和晶界处容易产生缺陷,会捕获光生电荷,导致额外的非辐射复合能量损失,限制了器件的开路电压和整体性能。

  钝化是一种有效减少缺陷、抑制非辐射复合的方法。路易斯碱、PbI2、PMMA高分子材料等被成功应用于钝化钙钛矿的缺陷。其中有机胺盐,例如苯乙胺碘(PEAI)也被成功用来钝化钙钛矿表面,提升器件的开路电压,并获得了创世界纪录的效率。然而, PEAI处理的钙钛矿对温度敏感,在高温下PEAI本身会发生反应形成二维钙钛矿,影响器件的稳定性;此外,铵盐的钝化机制还需要更多的研究。

 

 

  针对以上问题,厦门稀土材料彩票龙虎注 先进功能材料课题组采用具有大体积的1-萘甲胺碘(NMAI)来钝化钙钛矿表界面。与PEAI一样,NMAI在强极性的二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,与PbI2混合一步旋涂可形成2D钙钛矿,并且曾经被成功应用来制备高效的2D/3D钙钛矿LED器件。但是NMAI在弱极性的异丙醇(IPA)溶液中,后处理3D钙钛矿薄膜时,表现出与PEAI不同的性质。XRD的测试表明,即使在高达100℃的高温下,处理后的3D钙钛矿薄膜表面绝大部分的铵盐未参与离子交换反应,仅形成极少量的2D钙钛矿。因此在完整的电池器件中,介于钙钛矿和空穴传输层之间的NMAI层起到了以下几个协同钝化效果: 首先,NMAI本身的两性离子性质能够钝化钙钛矿的表面离子缺陷;其次,NMAI与钙钛矿表面相互作用形成界面偶极,诱导真空能级弯曲,进而改善界面的能带匹配;最后,绝缘的NMAI能够起到电子阻挡的作用。NMAI层的多重钝化效应,使得所制备的钙钛矿电池器件表现出较高的电致发光效率,有力地表明了钙钛矿和空穴传输层界面的非辐射复合大大减少。在一个标准太阳光照射下,器件的开路电压最高达到1.20 V,光电转换效率最高超过21%。相关研究结果发表在Advanced Energy Materials, 2020, DOI: 10.1002/aenm.202000197,该论文的第一作者为梁禄生工程师。

 

 

  该工作为铵盐的钝化提供了新的思路和理解,并为钙钛矿的钝化进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率提供指导。

  论文链接: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202000197

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