【科研专栏】2021 AEM:效率超20%的2D/3D无机钙钛矿电池

发表时间:2021-12-23      点击次数:621

科研专栏 / ENLITECH

 

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作者:陕西师范大学刘生忠课题组团队

DOI: abs/10.1002/aenm.202103007

 

Advanced Energy Materials (IF 29.368) 于2021年11月发表一项研究成果。研究团队透过多维异质结构的自发构建,增强无机钙钛矿太阳能电池的空穴提取,并达成超过 20% 的效率。

 

因为优异的光电性能、热稳定性和化学稳定性,基于 CsPbI3−xBrx 的无机钙钛矿已成为明星光伏材料。但是,如果想进一步提高器件性能,非辐射复合导致的显著能量损失已成为的主要障碍。

 

在此研究中,研究团队开发了一种在室温下自发形成的 2D/3D 多维结构。结果表明,在 CsPbI3−xBrx 顶部形成的 Ruddlesden-Popper 2D(n = 1)钙钛矿在以下 3 个方面发挥作用:

  • 介导载流子传输

  • 维持纳秒级长寿命电荷分离状态

  • 提高载流子注入空穴传输层的效率,从而提高空穴提取效率和大大减少了严重的界面非辐射电荷复合

 

此外,未配位的 Pb2+ 被有效钝化,让钙钛矿薄膜内的表面陷阱密度显著降低,并延长电荷寿命。

  

研究团队通过使用光焱科技太阳光模拟器对太阳能电池的光伏特性进行分析发现:上述组合将太阳能电池效率从 19.05% 提高到 20.31%,开路电压从 1.17 V 提高到 1.23 V,而能量损失从 0.54 eV 降低到 0.49 eV光焱科技的太阳光模拟器与 KA-6000 软件,同时也提供了短路电流对时间变化的监控,以证明太阳能电池的稳定,优化后的太阳能电池表现出更好的长期热稳定性。

 

图表解析

 

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J-V曲线:不同 MOPEABr 量的 CsPbI3−xBrx  太阳能电池。这些曲线是在 100 mA cm-²太阳光模拟器照明下记录的,孔径面积为 0.09 cm²。

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本文关键词:

无机钙钛矿、inorganic perovskite、 organic-free perovskite、太阳光模拟器、 solar simulator、量子效率 、quantum efficiency 、sun simulator

 

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