转换率18.2%!又一新型钙钛矿太阳能电池诞生

2018-10-29 10:36 来源: 世纪新能源网 

  日前,南京工业大学海外人才缓冲基地(先进材料研究院)黄维院士、王建浦教授团队在钙钛矿领域取得最新研究进展。该研究成果于10月21日发表在国际学术期刊Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201804771)上,博士研究生杨荣和李仁志副研究员为共同第一作者,通讯作者为王建浦教授和黄维院士。

  三维金属卤化物钙钛矿太阳电池效率已突破23%,但是稳定性问题依然是限制其进一步商业化的瓶颈。近年来,稳定性更佳的准二维层状钙钛矿成为太阳电池领域的研究热点,然而大的带隙、高的激子束缚能以及较差的层间电荷传输性质限制了器件效率的提升。

  针对此问题,黄维院士和王建浦教授团队利用3溴苯甲胺制备了高结晶性、低缺陷的准二维钙钛矿薄膜。该薄膜上层是高度取向生长的三维钙钛矿组分,其较小的带隙和低的激子束缚能可实现低能太阳光子利用和高效电荷分离。薄膜底部是竖直生长的宽带隙钙钛矿组分,有利于实现高效的电荷传输。基于这种独特结构的钙钛矿薄膜,实现了功率转换效率达18.2%的准二维钙钛矿太阳电池。未封装器件在40%相对湿度的大气环境下老化2400小时,效率仍保持初始值的82%。更重要的是,将未封装器件浸入水中60秒,其参数几乎没有变化,展现出优异的水稳定性。此外,该器件也能作为发光二极管很好的工作,外量子效率可达3.85%。在大气环境下,未封装器件在200 mA cm-2大电流密度下寿命达96小时,刷新了钙钛矿发光二极管稳定性的世界纪录。该研究表明,基于3溴苯甲胺的准二维钙钛矿材料有望实现高效稳定的钙钛矿光电器件,而精确调控钙钛矿薄膜生长是实现这一目标的关键因素之一。

  该研究工作得到了国家重大科学研究计划项目、国家重点研发计划中欧合作项目、国家基金委重大研究计划集成项目、国家杰出青年基金项目等大力支持。

  不一样的技术思路,此前能源圈曾发布过另一种钙钛矿太阳能电池技术路线。

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