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  • 工学院周欢萍课题组正在Nature Communications颁发碱
    发布时间:2019-05-04   浏览次数:

      太阳能电池光伏机能。(a) PVSK和PVSK-FA器件的电流-电压曲线。(b) 左图:PVSK和PVSK-FA薄膜的接收和PL光谱;左图:PVSK和PVSK-FA器件开电压统计曲方图。(c) PVSK-FA器件的正反扫。(d) PVSK-FA器件的稳态电流密度和效率。PVSK和PVSK-FA器件的 (e) 瞬态光电压衰减曲线和 (f) 变光强开电压曲线

      针对这一问题,周欢萍课题组及合做者,通过正在前驱液中引入碱性,促使单质碘杂质正在分歧的碱性下发生歧化反映,无效的和消弭了前驱液中的单质碘杂质。同时,碱性的引入进一步地影响了钙钛矿薄膜的结晶动力学和缺陷性质,大幅度提拔了响应的钙钛矿光伏器件的开电压和光电效率。该工做深切系统地研究了分歧碱性强弱对前驱液中碘单质的歧化反映(碱性介质可使大部门零价碘缺陷还原成碘离子)、成膜过程中黄相黑相的结晶动力学(弱碱性介质有益于光活性相黑相的构成,而强碱性介质则光活性相黑相构成)、钙钛矿薄膜中缺陷态密度的影响。同时,以乙酸甲脒做为一种“无残留”的弱碱性物质为例,能够无效地调控混卤钙钛矿(FA,MA,Cs)Pb(I,Br)3前驱体中阳离子的化学计量比,同时通过消弭前驱液中的碘单质,大幅降低其薄膜中深层缺陷的密度。据此,该课题构成功制备了经美国Newport认证的20.87%效率的混卤钙钛矿太阳能电池,同时,开电压丧失也降低至413 mV,为平面钙钛矿太阳能电池中认证值电压丧失最小的器件之一。

      该论文的第一做者是周欢萍课题组2016级博士生陈怡华。周欢萍特聘研究员为通信做者。合做者还包罗理工大学陈棋课题组、科技大学黄勃龙课题组、南京工业大学王建浦课题组、国度纳米核心刘新风课题组、澳门大学邢贵川传授、中国科学院上海高档研究院李东栋研究员等。该工做获得了国度天然科学基金委、科技部、市天然科学基金、先辈电池材料理论取手艺市沉点尝试室等的结合赞帮。

      近年来,人们一曲正在勤奋摸索这些缺陷,以其构成和消弭的机理。研究发觉,缺陷的构成取溶液形态和加工前提互相关注,同时,通过添加合适的添加剂,改变溶液形态,节制薄膜加工前提,能够降低钙钛矿多晶薄膜中缺陷密度,从而提高响应的器件的光电效率。然而,目前对于若何大幅度消弭各类碘基无机-无机杂化钙钛矿中的深能级缺陷,如间隙碘,还贫乏普适靠得住的手段。

      无机-无机杂化钙钛矿做为一种新兴的光电半导体材料,因其诸多优异的光电特征和低廉的制形成本,而遭到了世界范畴内的研究人员的普遍关心。从2009年至今,通过对钙钛矿材料性质、太阳能电池器件布局以及相关界面的不竭深切研究,钙钛矿太阳能电池的光电效率从3.8%提拔到了23.7%。分歧于保守的硅材料,无机-无机杂化钙钛矿凡是被认为是一种较软的离子晶体,正在其多晶薄膜中容易构成各类各样的点缺陷(如空位、间隙离子、反位代替等),它们往往做为非辐射复合核心,影响薄膜的光致发光的量子效率,降低太阳能器件的光伏机能。

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