新能源技術研究院麥耀華團隊在Sn-Pb混合鈣鈦礦印刷制備領域再次取得重要進展

發布單位:人員機構 [2020-04-09 00:00:00] 打印此信息

近日,信息科學技術學院新能源技術研究院和鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心等單位合作繼續在Pb-Sn鈣鈦礦太陽能電池領域取得重要進展,相關工作以“Vertically Aligned 2D/3D Pb-Sn Perovskites with Enhanced Charge Extraction and Suppressed Phase Segregation for Efficient Printable Solar Cells”發表在能源領域知名期刊ACS Energy Letters (IF=16.33)。新能源技術研究院與鄭州大學聯合培養碩士研究生李朝輝和鄭州大學潘亞敏副教授為共同第一作者,麥耀華教授和郭飛研究員以及鄭州大學劉憲虎教授為文章通訊作者。

鉛-錫(Pb-Sn)混合鈣鈦礦具有帶隙可調、毒性低等特點,既可以將帶隙調節至最理想的區間制備高效率單節太陽能電池,也可以作為子電池開發更高效率疊層太陽能電池。新能源技術研究院前期首次報道了基于刮涂法開發高質量Pb-Sn鈣鈦礦的薄膜制備工藝,并進行了高效率器件組裝(Nano Energy, 2019,9,104099)。

2D/3D混合相鈣鈦礦是提高鈣鈦礦太陽能電池穩定性的重要方法之一,目前在Pb-Sn混合的鈣鈦礦中研究相對較少。團隊通過在Pb-Sn鈣鈦礦前驅體溶液中加入少量(3.75%)的4-氟苯乙基碘化銨(FPEAI),通過一步刮涂法制備了2D/3D混合相的Pb-Sn鈣鈦礦薄膜。研究表明,FPEAI的加入不僅能誘導鈣鈦礦晶體定向垂直于襯底生長,為光生載流子的提取提供了高效的通道,獲得了28.42 mA cm-2超高電流密度。更為重要的是,該工作首次在Pb-Sn鈣鈦礦薄膜中觀察到Pb/Sn相分離,而生成的2D鈣鈦礦(1 ≤ n ≤ 4)能有效的抑制該相分離以及Sn2+的氧化,從而減少了非輻射復合,提升了電池的開路電壓(80 mV)。此外,基于2D/3D混合相的Pb-Sn鈣鈦礦電池也表現出更好的穩定性。

該工作得到了國家自然科學基金(61705090)和廣東省自然科學基金(2020A1515010853)的支持以及鄭州大學材料加工與模具重點實驗室開放項目的資助,同時得到了德國埃爾朗根-紐倫堡大學Christoph J. Brabec教授,洛桑聯邦理工學院Mohammad Khaja Nazeeruddin教授的大力支持。

文章鏈接:https://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00634

(信息科學技術學院新能源技術研究院)

責編:李偉苗??


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