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高效钙钛矿-有机叠层太阳电池研讨获得重要开展

来源:M6米乐官网登录    发布时间:2024-10-20 08:58:13

2024-10-20

中国日报10月18日电(记者 闫东洁)太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键技能,一直 ...

  中国日报10月18日电(记者 闫东洁)太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键技能,一直是清洁动力范畴研讨和使用的热门。其间,以钙钛矿太阳电池和有机太阳电池为代表的新一代可溶液印刷制作的太阳能电池,具有易制备、重量轻、以及可制备成柔性器材等长处,将与当时大规模商业化使用的晶硅太阳能电池使用范畴互补,在便携式动力、修建光伏一体化、室内光伏等范畴具有极端严峻使用远景。近几年,其能量转化功率也得到了快速的进步。但是,钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池均存在必定的安稳性问题。

  钙钛矿/有机叠层太阳能电池作为一种新式的叠层太阳能电池技能而十分重视。该新式叠层太阳能电池结构在有用进步功率的一起能够大幅度的进步器材安稳性。在钙钛矿/有机叠层太阳能电池中,选用宽带隙钙钛矿资料作为顶电池吸收短波长太阳光,选用窄带隙有机活性层作为底电池吸收近红外长波长太阳光,大幅拓展可利用太阳光谱规模并下降能量丢失。

  一起,钙钛矿子电池能够过滤高能量光子以维护有机活性层、避免其光降解;有机子电池可当作封装层阻隔水氧,进步环境安稳性,一起叠层太阳能电池的中心通明电极层还能够缓解钙钛矿顶电池负极处离子分散等问题,然后使钙钛矿-有机叠层太阳能电池的安稳性优于单结钙钛矿和单结有机太阳能电池。别的,钙钛矿/有机叠层太阳能电池也保留了可溶液制备太阳能电池的本征优势。

  开路电压的进步是进步钙钛矿/有机叠层太阳能电池功率的重要的条件。在钙钛矿太阳能电池中,宽带隙钙钛矿吸光层与C60电子传输层界面处常常存在严峻的界面复合,外表态诱导的导带费米能级钉扎效应会形成电压丢失。为下降界面处的电压丢失然后进步太阳能电池功率,钝化宽带隙钙钛矿吸光层与C60电子传输层的界面是一种有用的战略。

  中国科学院化学研讨所、北京分子科学国家研讨中心李永舫/孟磊团队与德国波茨坦大学Felix Lang教授等协作,在钙钛矿/有机叠层太阳能电池范畴获得了重要开展。团队研讨了具有顺反异构特性的1,4-环己二胺分子关于宽带隙钙钛矿外表的钝化机制,体系性地提醒了两种顺反异构的钝化剂分子所导致的钙钛矿外表结构差异,终究筛选出具有优势构型的顺式钝化分子(cis-CyDAI2)。经过对光致发光量子产率和准费米能级割裂的深入研讨,发现cis-CyDAI2处理的钙钛矿薄膜具有更低的能量丢失和更高的理论开路电压。钝化处理后的宽带隙钙钛矿(>

  1.8 eV)与电子传输层的界面复合大幅度下降,完成了开路电压到达1.36 V、光电转化功率大于18%的宽带隙钙钛矿太阳能电池。团队进一步将宽带隙钙钛矿太阳能电池与有机太阳能电池结合构建了钙钛矿/有机叠层太阳能电池,完成了26.4%的光电转化功率(经第三方认证为25.7%)。

  该效果为现在报道的这类叠层太阳能电池的最高功率,为宽带隙钙钛矿太阳能电池下降电压丢失供给了全新思路,将有力促进钙钛矿/有机叠层太阳电池的开展。