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通过表面钝化工程增强全无机碘化铯铅钙钛矿太阳能电池性能

企业新闻 / 2021-03-19 02:27

本文摘要:章节由于传统的有机-无机杂化钙钛矿材料不存在着不可避免的热/滑不稳定性,造成器件在高温或者低湿度条件下性能衰落相当严重,妨碍了钙钛矿太阳能电池商业化的进程。在这样的大背景下,显无机铯铅卤化物钙钛矿具备较好的环境稳定性和出色光伏性能之后自然而然地沦为商业化钙钛矿太阳能电池的研究热点。常用的无机铯铅卤化物钙钛矿是碘化铯铅,但是碘化铯铅钙钛矿不存在两个互为,一个是低温??互为(向量晶相)和高温α互为(而立方晶互为)。

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章节由于传统的有机-无机杂化钙钛矿材料不存在着不可避免的热/滑不稳定性,造成器件在高温或者低湿度条件下性能衰落相当严重,妨碍了钙钛矿太阳能电池商业化的进程。在这样的大背景下,显无机铯铅卤化物钙钛矿具备较好的环境稳定性和出色光伏性能之后自然而然地沦为商业化钙钛矿太阳能电池的研究热点。常用的无机铯铅卤化物钙钛矿是碘化铯铅,但是碘化铯铅钙钛矿不存在两个互为,一个是低温??互为(向量晶相)和高温α互为(而立方晶互为)。

这两个相的带上隙分别是2.82eV和1.7eV,只有高温立方互为的碘化铯铅才是理想的吸光材料可用作高效率的钙钛矿太阳能电池。因此如何在常温下使得碘化铯铅钙钛矿平稳在立方互为依然是个极大的挑战,也是制取平稳高效碘化铯铅钙钛矿太阳能电池的关键所在。

成果概述近日,山东大学尹龙卫教授等人在Nature.Commun.上公开发表了一篇为题“Surfacepassivationengineeringstrategytofully-inorganiccubicCsPbI3perovskitesforhigh-performancesolarcells”的文章。该文章通过聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)诱导表面腐蚀过程取得了长年平稳不存在的而立方晶互为碘化铯铅,其电池效率高约10.74%,并且具备杰出的环境稳定性。

图文概述图1:碘化铯铅薄膜和碘化铯铅丐太阳能电池的结构和形貌密切相关(a).有所不同晶相的碘化铯铅薄膜的XRD序;(b).向量晶相和而立方晶互为的碘化铯铅的老化图;(c,d).向量晶相和而立方晶互为的碘化铯铅薄膜的SEM图;(e).无机碘化铯铅钙钛矿太阳能电池的横截面SEM图。图2:碘化铯铅的傅里叶切换红外光谱和核磁共振序(a).显PVA、在PVA下制备的碘化铯铅薄膜以及异丙醇处置的碘化铯铅薄膜的傅里叶切换红外光谱;(b,c).PVP以及碘化铯铅-PVP的1H和13C的核磁共振序。

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图3:PVP诱导而立方晶互为碘化铯铅的稳定性机制(a).碘化铯铅和PVP化学分子键连接示意图;(b).碘化铯铅中的PbI2和Cs离子在DMF/DMSO溶剂中自发性地与PVP分子装配和相互作用,并维持亚稳态;(c).在PVP分子的起到下,CsPbI3纳米晶构成于PVP分子上,并维持比较独立国家和平稳;(d).PVP通过N/O键和Cs键融合在碘化铯铅晶体表面。图4:而立方晶互为碘化铯铅钙钛矿薄膜的光学密切相关以及器件性能密切相关(a).而立方晶互为碘化铯铅钙钛矿薄膜的紫外-可见吸收光谱;(b).在玻璃衬底上沉积正交和而立方晶互为碘化铯铅薄膜的时间辨别光致发光光谱;(c).器件的IPCE曲线以及短路电流分数;(d).而立方晶互为碘化铯铅钙钛矿太阳能电池的J-V曲线;(e).30个器件的性能统计图。

图5:器件的稳定性测试(a).无密封器件曝露在湿度为45-55%条件下的效率进化;(b).有所不同温度下器件对应的效率;(c).无密封器件曝露在温度为60℃条件下的效率进化。小结研究者通过聚合物PVP腐蚀方法,成果取得了高效平稳的而立方晶互为碘化铯铅钙钛矿薄膜太阳能电池。器件效率高约10.74%,并且具备较好的稳定性。该成果为推展显无机钙钛矿的商业化进程具备最重要意义。


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