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9.72%效率的高纯无机钙钛矿薄膜太阳能电池

发布时间:2021-07-25 人气:

本文摘要:【章节】近些年,溶液法制取有机无机杂化钙钛矿太阳能电池受到研究者普遍的注目。传统的杂化钙钛矿太阳能电池大规模商业化进程中面对着如下挑战:1.钙钛矿电池在湿热条件下更容易造成性能波动;2.碘离子更容易从卤化铅蔓延到金属电极,造成性能波动;3.先进设备空穴传输材料的高成本。 溴化铯铅钙钛矿在湿热条件下依然维持较高的载流子迁移率与平稳的晶体结构,因此被指出是一种极具潜力的全无机钙钛矿电池材料。

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【章节】近些年,溶液法制取有机无机杂化钙钛矿太阳能电池受到研究者普遍的注目。传统的杂化钙钛矿太阳能电池大规模商业化进程中面对着如下挑战:1.钙钛矿电池在湿热条件下更容易造成性能波动;2.碘离子更容易从卤化铅蔓延到金属电极,造成性能波动;3.先进设备空穴传输材料的高成本。

溴化铯铅钙钛矿在湿热条件下依然维持较高的载流子迁移率与平稳的晶体结构,因此被指出是一种极具潜力的全无机钙钛矿电池材料。然而,由于溶液法制取的溴化铯铅钙钛矿薄膜中总是不存在多种混合互为(CsBr和Cs4PbBr6),造成了溶液法制取的全无机溴化铯铅钙钛矿太阳能电池效率低落。因此要取得高效率的溴化铯铅钙钛矿太阳能电池,首先就得解决问题钙钛矿薄膜中的混合互为问题。【成果概述】近日,暨南大学唐群委教授等人在Angew上公开发表了一篇取名为“High-PurityInorganicPerovskiteFilmsforSolarCellswith9.72%Efficiency”的文章。

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该研究通过多步溶液法制取出有高纯无机溴化铯铅钙钛矿薄膜,电池效率高约9.72%,并且在90%湿度,常温条件效率维持在87%,或者0湿度,80℃下效率维持90%。【图文概述】图1:制取流程与对应的SEM图(a).薄膜复涂抹流程;1)FTO2)c-TiO23)m-TiO24)PbBr2;(b).多步溶液法旋涂抹CsBr;(c,d).对应的全无机卤化铅薄膜的顶视SEM图,俯瞰SEM图;图2:溴化铯铅薄膜的互为改变(a-b).溴化铯铅薄膜(复涂抹n次,n=1-6)在11-30°(a)和15-22°(b)范围的XRD谱峰;(c).有所不同复涂抹次数对应的Cs/Pb原素比例;(d).溴化铯铅卤化物的晶体结构;(e).仅有无机溴化铯铅钙钛矿太阳能电池的横截面SEM图;(f).复涂抹有所不同次数的器件的J-V曲线(f)和IPCE曲线(g);图3:器件性能密切相关(a).不含石墨烯量子点(红线)与含石墨烯量子点(黑线)的全无机钙钛矿太阳能电池的J-V曲线;(b).显溴化铯铅薄膜与石墨烯量子点标记后的溴化铯铅薄膜的PL序;(c).两种器件的Jsc和Voc与透射的对应关系。图4:器件性能稳定性测试(a).90%湿度,室温条件下,130天的效率稳定性测试;(b).湿度为0,80摄氏度情况下,40天的的效率稳定性测试;【小结】研究者通过多步溶液法制取出有高纯的溴化铯铅钙钛矿薄膜,用作制取的无空穴传输层的全无机钙钛矿太阳能电池7.54%的效率。

然后,通过石墨烯量子点的标记,将器件的效率提高至9.72%,并且器件的稳定性也获得较小的提高。该研究在一定程度上增进了钙钛矿的商业化进程。


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