物理学院赵清课题组在高效钙钛矿太阳能电池研
来源:罗马网 发表于2019-07-11 20:45:38 编辑:于海波
摘要: 自2009年以来,有机无机杂化钙钛矿资料在动力、光伏、化学、资料物理等范畴引起了广泛重视,其具有的带隙接连可调、光吸收系数高、载流子扩散距离长

自2009年以来,有机无机杂化钙钛矿资料在动力、光伏、化学、资料物理等范畴引起了广泛重视,其具有的带隙接连可调、光吸收系数高、载流子扩散距离长、制备办法简略等优异特性,使它成为开展下一代光伏器材的抱负光吸收资料。只是历经不到10年的开展,钙钛矿薄膜太阳能电池的能量转化功率记载就现已敏捷增至23.3%,开展速度为各类太阳能电池之最。在化学组成上,有机无机杂化钙钛矿资料具有ABX3型的晶体结构。其间A位甲脒离子含量高于95%,一起X位溴离子含量低于5%的FAPbI3基钙钛矿资料,其带隙低于1.55 eV,在现已开展的各种钙钛矿资料成分配比中最接近于单节太阳能电池的抱负带隙。现在,两步法制备的太阳能电池器材长期作业稳定性要遍及低于一步法,这是因为传统两步法制备难以获得含有碱金属离子的钙钛矿薄膜。

由俞大鹏院士领导的北京大学物理学院“纳米结构与低维物理”研讨团队在这一问题上获得系列发展。该团队赵清教授与合作者以传统两步法为根底,规划提出了钙钛矿籽晶诱导成长的两步旋涂法,经过在碘化铅薄膜中引进含铯钙钛矿籽晶,使籽晶供给后续钙钛矿成长的成核位点,引导高质量薄膜成长,处理两步法中无机阳离子的有用掺杂问题。经过籽晶诱导,可完成对成核和晶粒大小的准确调控,有用掺入无机Cs离子,器材的能量转化功率提升至21.7%。一起,器材在AM1.5G太阳光下继续作业140小时后,仍然坚持超越60%的初始功率,远优于传统两步法数小时的稳定性。相关研讨成果以“Perovskite seeding growth of formamidinium-lead-iodide-based perovskites for efficient and stable solar cells”为题发表于Nature Communications【Nature Communications 9, 1607 (2019). DOI: 10.1038/s41467-018-04029-7】。北京大学博士生赵怡程、加拿大多伦多大学博士后谭海仁和比利时鲁汶大学博士后袁海峰为该研讨论文的一起榜首作者。多伦多大学的Edward H. Sargent教授和赵清为一起通讯作者。

A 籽晶法制备钙钛矿薄膜进程示意图;b光致发光显微原位勘探籽晶法中钙钛矿实时成长进程

赵清课题组还规划了氯化铯增强碘化铅前驱液两步法,在进一步进步钙钛矿薄膜中碱金属离子含量的一起,减缓钙钛矿的成核、成长进程,获得了具有更大晶粒、更低缺点态密度的钙钛矿多晶薄膜。基于此制备得到的平面正式钙钛矿薄膜太阳能电池器材具有更高的能量转化功率(22.1%),器材的长期作业稳定性也得到了进步,在AM1.5G太阳光下作业70小时后,仍然可以坚持90%的初始功率。该研讨在两步法制备钙钛矿薄膜与太阳能电池器材方面,为碱金属离子的均匀高效掺入、器材功能的进步等问题供给了新的思路。相关研讨成果以“Efficient Perovskite Solar Cells Fabricated Through CsCl-Enhanced PbI2 Precursor via Sequential Deposition”为题,发表于世界闻名期刊Advanced Materials【Advanced Materials 1803095 (2019). DOI: 10.1002/adma.201903095】。北京大学博士生李琪为该研讨论文的榜首作者,赵清为通讯作者。以上研讨得到了国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、“2019方案”量子物质科学协同立异中心等的资金支撑。

修改:麦洛

责编:白杨

 

物理学院赵清课题组在高效钙钛矿太阳能电池研讨方面获得系列发展

 

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