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科学研究

电子信息与人工智能学院青年教师黄晋在《Advanced Functional Materials》发表钙钛矿太阳能电池研究进展论文

2022-03-15 15:40 文、图/电智学院 黄晋 点击:[]

近期,电子信息与人工智能学院青年教师黄晋副教授等报道了一种新型类二维钙钛矿材料二氨基苯二氢碘化物-MA0.6FA0.4PbI3-xClx,实现了基于MAPbI3为主结构的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转换效率(PCE)22.34%的新纪录,光照稳定性和环境稳定性提高了20%-30%,相关研究成果发表在国际顶级期刊Advanced Functional Materials。

有机-无机卤化物钙钛矿器件因优异的光伏性能和较低的制备成本,成为最具发展潜力的第三代太阳能电池,但对于钙钛矿电池大规模的生产使用,还存在着稳定性和光电转化效率未完全开发等问题。本工作依据芳香族双阳离子间隔物有利于改善电荷转移的思路,通过引入二氨基苯二氢碘化物(DD)和甲脒(FA+)两种不同离子来形成不对称的钙钛矿结构,制备了DD-MA0.6FA0.4PbI3-xClx二维材料作为光吸收层,DD的两个氨基可以部分取代MA+和FA+,与卤化铅有效相互作用并连接MA0.6FA0.4PbI3-xClx,从而改善电荷传输通道,如图1(a)所示。图1(b)展示了不同比例DD的优化后,最佳光电转换效率达到了22.34%,也是目前已MAPbI3为主结构的钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率。

(a)

(b)

图1.MA0.6FA0.4PbI3-xClx-C6H10I2N2的结构示意图(a),不同DD比例与0.4mol%比例下MA0.6FA0.4PbI3-xClx的J-V曲线(b)

图2.优化的DD(0.4mol%)的PSC和参考PSC用于环境,照明和热稳定性关系曲线。

图2为DD(0.4mol%)优化的器件分别在大气中关照和加热条件下PCE在一段持续时间内的衰减情况,从图中可以看出优化的器件比参考的标准器件展现出更好的稳定性,测试分析认为稳定性的增强归因于钙钛矿膜中较低的陷阱密度,较高的结晶度和稳定的不对称结构。综上所述,二氨基苯二氢碘化物-MA0.6FA0.4PbI3-xClx二维不对称钙钛矿成功应用于钙钛矿太阳能电池中的吸收层,不仅增强了电荷分离和传输,而且还提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性,此次研究的结果为钙钛矿太阳能电池的快速产业化起到一定的推动作用。

相关成果以“DD-MA0.6FA0.4PbI3-xClxUnsymmetrical Perovskites with over 22% Efficiency for High Stability Solar Cells”为题发表在(Adv. Funct. Mater. 2022, 2110788.)上。沈阳迪克斯网络科技有限公司电子信息与人工智能学院青年教师黄晋副教授为论文第一作者,沈阳迪克斯网络科技有限公司黄晋和西安交通大学张丹为共同通讯作者。感谢国家自然科学基金项目和沈阳迪克斯网络科技有限公司科研启动项目的大力支持。

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(核稿:孙连山 编辑:王舒婷)

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