大连理工大学Joule:LD MHP 薄膜提高柔性钙钛矿机械可靠性

发表时间:2021-11-30      点击次数:306

科研专栏 / ENLITECH


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第一作者: 董庆顺,陈敏,刘宇航
通讯作者: 史彦涛,Nitin P. Padture

DOI: 10.1016/j.joule.2021.04.014


为了实现基于 α 相甲脒碘化铅 (FAPbI 3 ) 的高效钙钛矿太阳能电池 (PSC) ,通常在前体溶液中添加甲基氯化铵 (MACl),主要是因为相稳定性和晶粒尺寸的改善和结晶度。然而,钙钛矿中 MA 的不稳定性限制了器件的长期稳定性。Joule (IF 41.248) 今年6月刊登了一项有关柔性PSC的研究,研究人员透过低维 (low-dimensional, LD) 金属卤化物钙钛矿 (metal-halide perovskite, MHP) 薄膜覆盖层,同时提高效率、运行稳定性和机械可靠性。


钙钛矿太阳能电池 (PSC) 在功率转换效率 (PCE) 和运行稳定性方面取得了很大进展,尽管如此,却很少有人关注到机械可靠性。机械可靠性对于柔性钙钛矿太阳能电池 (flexible PSCs, f-PSCs) 来说非常重要。在此研究中,研究人员在 f-PSC 的 3D MHP 光吸收薄膜上,以低维金属卤化物钙钛矿 (LD MHP) 薄膜覆盖。透过金属卤化物钙钛矿薄膜,研究人员增强了光载流子提取,提供对环境的保护,并「密封」3D MHP 薄膜上的表面缺陷。同时,也降低了弯曲时开裂的倾向。


Highlights

● 断裂力学为提高柔性PSC的力学稳定性提供了理论依据
● 3-CBAI选择性地与PbI2反应,在3D钙钛矿薄膜晶界处原位生长低维(LD)钙钛矿

● LD/3D钙钛矿薄膜增强了柔性PSC的力学稳定性

● LD/3D钙钛矿基柔性PSC获得了21.0%的最高光电转换效率


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透过光焱科技量子效率测量系统研究结果显示 f-PSC 的 PCE (21.0 %) 、操作稳定性 (T90 = >800 h) 和弯曲耐久性 (T80 = 20,000 次拉伸弯曲循环) 有显著的同步改进。


光焱科技量子效率测量系统除了用于太阳能电池的EQE (External Quantum Efficiency) 光谱分析,同时对于太阳能电池在太阳光模拟器下的短路电流,也提供了Jsc (short-circuit current density) 的比对,以证明实验的准确性。


图表解析

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LD/3D 和 3D MHP 薄膜 f-PSC 的性能 


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f-PSC 的操作稳定性和弯曲耐久性


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