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【科研專欄】2021 AEM:效率超20%的2D/3D無機(jī)鈣鈦礦電池

更新時間:2021-12-23      點(diǎn)擊次數(shù):1793

科研專欄 / ENLITECH

 

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作者:陜西師范大學(xué)劉生忠課題組團(tuán)隊

DOI: abs/10.1002/aenm.202103007

 

Advanced Energy Materials (IF 29.368) 于2021年11月發(fā)表一項(xiàng)研究成果。研究團(tuán)隊透過多維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的自發(fā)構(gòu)建,增強(qiáng)無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的空穴提取,并達(dá)成超過 20% 的效率。

 

因?yàn)閮?yōu)異的光電性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,基于 CsPbI3−xBrx 的無機(jī)鈣鈦礦已成為明星光伏材料。但是,如果想進(jìn)一步提高器件性能,非輻射復(fù)合導(dǎo)致的顯著能量損失已成為的主要障礙。

 

在此研究中,研究團(tuán)隊開發(fā)了一種在室溫下自發(fā)形成的 2D/3D 多維結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,在 CsPbI3−xBrx 頂部形成的 Ruddlesden-Popper 2D(n = 1)鈣鈦礦在以下 3 個方面發(fā)揮作用:

  • 介導(dǎo)載流子傳輸

  • 維持納秒級長壽命電荷分離狀態(tài)

  • 提高載流子注入空穴傳輸層的效率,從而提高空穴提取效率和大大減少了嚴(yán)重的界面非輻射電荷復(fù)合

 

此外,未配位的 Pb2+ 被有效鈍化,讓鈣鈦礦薄膜內(nèi)的表面陷阱密度顯著降低,并延長電荷壽命。

  

研究團(tuán)隊通過使用光焱科技太陽光模擬器對太陽能電池的光伏特性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):上述組合將太陽能電池效率從 19.05% 提高到 20.31%,開路電壓從 1.17 V 提高到 1.23 V,而能量損失從 0.54 eV 降低到 0.49 eV。光焱科技的太陽光模擬器與 KA-6000 軟件,同時也提供了短路電流對時間變化的監(jiān)控,以證明太陽能電池的穩(wěn)定,優(yōu)化后的太陽能電池表現(xiàn)出更好的長期熱穩(wěn)定性。

 

圖表解析

 

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J-V曲線:不同 MOPEABr 量的 CsPbI3−xBrx  太陽能電池。這些曲線是在 100 mA cm-²太陽光模擬器照明下記錄的,孔徑面積為 0.09 cm²。

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本文關(guān)鍵詞:

無機(jī)鈣鈦礦、inorganic perovskite、 organic-free perovskite、太陽光模擬器、 solar simulator、量子效率 、quantum efficiency 、sun simulator

 

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