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钙钛矿太阳能电池关键功能材料制备取得新进展

时间:2016年03月17日 15:18来源: 作者: 点击:

 

具有钙钛矿晶型的有机-无机杂化金属卤化物MPbX3具有光吸收强、载流子有效扩散距离长、带隙可调等优点,短短几年内, 以该类钙钛矿材料为基础发展出的全固态太阳能电池(简称PSCs)能量转换效率已经从9.7%提高到了20.1%。当前,为了发展柔性光伏器件并进一步降低能量偿还时间,低温制备PSCs已成为该领域重要研究方向。在PSCs中,电子转移功能层(简称ETL)的作用是进行界面电荷提取和传输。基于传统策略构筑ETL往往采用结晶态半导体材料,制备过程通常包含高温烧结(450 oC)或者水热合成(120 oC)。众所周知,用于光伏器件的柔性透明导电基底所能承受的加热温度十分有限(≤150 oC)。针对以上问题,我们需要为ETL的低温构筑引入新的材料体系并研究其相关科学问题。

近日,精细化工国家重点实验室史彦涛副教授与马廷丽教授合作,发展了一种基于非晶态半导体材料实现ETL低温构筑的新策略。该策略使用非晶态WOx进行ETL的低温构筑,并通过金属离子(Ti4+)化学修饰的方法有效解决了WOx与钙钛矿层之间的能级失配问题。此外,该化学修饰方法还有助于减少ETL内部缺陷态,进而有效抑制了电荷复合并提高了电池开路电压和填充因子。基于该策略,ETL的制备温度可降至室温,电池器件也获得了较为理想的光电性能。该研究成果发表在Adv. Mater. 2016, 28, 1891-1897上,并为PSCs的低温制备提供了新的思路。

相关工作得到了国家自然科学基金、科技部国际合作项目的资助,并获得了精细化工国家重点实验室的大力支持。此外,部分实验测试工作与北京大学物理学院现代光学研究所王树峰副教授合作完成。

 

 

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