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近日,王言博、韓禮元教授在國際高水平期刊Advanced Energy Materials發表了鈣鈦礦太陽電池穩定性的最新進展。王言博、韓禮元教授為論文的通訊作者,博士生張才益為第一作者。

金屬鹵化物鈣鈦礦太陽電池因其低成本、高效率的優勢,獲得了廣泛的關注。

然而,其使用壽命較短成為實用化的瓶頸。埋底界面是鈣鈦礦太陽電池受光面,持續光照下易遭到破壞。

上海交大鈣鈦礦穩定性最新進展

此外,埋底界面也會影響鈣鈦礦的晶體質量。因此,構筑高效且穩定的埋底異質結是實現長期快速電荷抽取的關鍵。

近日,王言博、韓禮元教授在國際高水平期刊Advanced Energy Materials發表了鈣鈦礦太陽電池穩定性的最新進展。王言博、韓禮元教授為論文的通訊作者,博士生張才益為第一作者。
該工作觀測到反式鈣鈦礦器件在持續光照下,其埋底界面會優先出現孔洞,從而誘發整體器件的降解。這一問題主要是由于鈣鈦礦下界面存在大量未配位碘離子,在強光照下易捕獲光生空穴,生成碘單質。為解決這一問題,團隊在埋底界面引入多種鹵代苯甲酸分子。苯甲酸分子的羧基可與氧化鎳空穴傳輸層表面羥基配位,鈍化空穴傳輸層的同時,使得小分子牢固錨定在空穴傳輸層上。
另一側的鹵素原子則可與未配位的碘離子形成鹵鍵,其中4-碘-2,3,5,6-四氟苯甲酸分子形成的鹵鍵最強,實現了未配位碘離子的高效鈍化,抑制了碘單質的生成。此外,高定向的鹵鍵可有效誘導鈣鈦礦晶體的取向生長,加速器件內部載流子輸運。最終,基于該高效穩定的埋底異質結,封裝器件在持續的1個標準太陽光照下1000小時后仍保持初始效率的91.86%,光電轉換效率達到22%以上。
該項成果為鈣鈦礦太陽電池穩定異質結的構筑提供了新的思路,對于推進鈣鈦礦太陽電池穩定性發展具有重要意義。
來源:上海交通大學
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