合肥研究院等在有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池研究中获得进展-足球大赢家

激光雕刻机 | 2021-05-20
本文摘要:最近,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心熊奕惠课题组副研究员曹亮与中国科学院上海应用物理研究所喜宇课题组、苏州大学孙宝全课题组合作,探讨了有机-无机杂化钙钛矿薄膜晶体相互纯度,特别是表面晶体相互的该研究表明钙钛矿晶体相互为纯度,特别是表面晶体相互为纯度对器件J-V的延迟效果有最重要的影响。

最近,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心熊奕惠课题组副研究员曹亮与中国科学院上海应用物理研究所喜宇课题组、苏州大学孙宝全课题组合作,探讨了有机-无机杂化钙钛矿薄膜晶体相互纯度,特别是表面晶体相互的该研究表明钙钛矿晶体相互为纯度,特别是表面晶体相互为纯度对器件J-V的延迟效果有最重要的影响。关于研究成果的发表刊登在美国化学会杂志acsappliedmaterialsinterfaces (2017,9 (27 ),23141-23151 )上。寻找新能源材料和器件,利用太阳能应对能源危机成为最重要的课题。

短短几年内,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高到22.1%,与单晶硅太阳能电池的光电转换效率(26.3% )相似。因此,有机无机杂化钙钛矿(ABX3型结构)材料被指出是新一代太阳能电池材料的有力竞争者。但是,有机无机杂化钙钛矿型太阳能电池进入实验室构建产业化和商业化还没有几个问题,例如提高高效器件的稳定性、减少延迟效果、构建大面积制取等。

现在普遍报道的用比较慢的热处理方法制造的钙钛矿太阳能电池器件的jv曲线显示出显着的延迟效果。论文研究者利用上海光源的扫描入射x射线散射(GIXRD ),对制备的CH3NH3PbI3-xClx薄膜展开了系统密切的关联。

通过改变x射线的观测深度,钙钛薄膜的结晶相互变质,特别是薄膜表面不存在显着的静电结构。具体有机无机杂化钙钛矿薄膜的结晶相互为纯度,特别是表面相互为纯度对器件的延迟效果和性能的影响,因此研究者认为通过优化后处理条件而提高的CH3NH3PbI3-xClx薄膜的结晶相互为纯基于这样的薄膜的器件没有显着的延迟效果,光电开关性能进一步提高。

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器件的延迟效应的避免不依赖于器件结构,即月N-i-P结构或变压器P-i-N结构,钙钛矿晶体彼此是纯度的,特别是表面晶体对器件的J-V延迟效应和性能有主要影响。XPS和SEM融合的结果充分说明了有机-无机杂化钙钛矿薄膜表面的结晶是相互纯度影响表面或晶界中低配位的Pb和I离子。

这些离子作为电荷陷阱,带来延迟效果和低光电转换效率。因此,钙钛矿薄膜的结晶性,特别是表面上的结晶互为纯度高,不利于开发高性能、无延迟的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池。中国科学院上海应物所杨迎国、冯尚蕾和苏州大学许卫东是本文的联合第一作者,宇、曹亮和孙宝全很高兴是论文联合通信的作者。

这项研究成果得到了上海光源BL14B散射线站、国家自然科学基金项目、中国科学院百人计划项目等的资助。图(a )的额入射光XRD测定图像、及有机无机混合钙钛矿薄膜的额入射光XRD时序(x射线入射角度0.2度)。(b)CH3NH3PbI3-xClx薄膜的二维GI-XRD序列(c )优化薄膜后处理条件测定的二维GI-XRD序列。(d )基于r -和(e)g-钙钛矿薄膜的变压器P-i-N结构器件J-V曲线。

(f )和(g )是月N-i-P结构器件的J-V曲线。


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