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科研進展

Advanced Materials發表方國家課題組低溫SnO2量子點及高效平面鈣鈦礦光伏電池新成果

來源:MG娱乐官网  發布時間:2018-02-28 10:46:34 點擊次數:

近年來,有機無機雜化MAPbX3 (X=Cl, Br和I)鈣鈦礦材料由于其卓越的光電性能而受到廣泛關注。鈣鈦礦太陽能電池因其效率高、成本低而受到廣泛專注。短短數年之間,光電轉換效率已經從2009年報道的3.8%迅速提高到了22.1%。

二氧化錫(SnO2)是一種很重要的電子傳輸層材料,它在平面結構和多孔結構鈣鈦礦電池中都有重要應用。光伏電池中電子傳輸界面層載流子濃度如果太高則容易產生載流子復合、如果濃度太低又不利于電子的高效傳輸,因此實現SnO2電子傳輸層載流子濃度的有效調節并形成具有自主知識產權的專利技術顯得非常重要。

我院方國家教授課題組與美國托萊來多大學鄢炎發教授和香港理工大學李剛教授合作,首次報道了室溫溶液法合成SnO2量子點,并用于低溫平面鈣鈦礦太陽能電池作為電子傳輸層。研究結果發現,通過對SnO2量子點薄膜進行不同溫度的退火處理,可以控制SnO2量子點薄膜中的配體(硫脲)的殘存量,進而有效地調節SnO2量子點薄膜的載流子濃度。利用較低溫度200℃熱處理的電子傳輸層,研制的小面積鈣鈦礦電池效率達到20.8%(0.09cm2)、大面積電池效率超過19% (1cm2)、柔性器件效率達到16.97%。SnO2量子點電子傳輸層的載流子濃度可以顯著影響SnO2和鈣鈦礦界面阻抗和電荷輸運,從而對鈣鈦礦電池的器件效率以及J-V回滯現象產生很大影響。另一方面,該工作合成的SnO2量子點溶液十分穩定,并且合成方法簡單。能夠通過室溫溶液法制備出高質量的SnO2電子傳輸材料,具有廣闊的應用前景和商業價值。該成果以《有效調節SnO2量子點電子傳輸材料載流子濃度,實現高效平面鈣鈦礦太陽能電池》“Effective carrier concentration tuning of SnO2quantum dot electron selective layers for high performance planar perovskite solar cells ”為題發表在Wiley出版社的Advanced Materials(2018, 1706023)上。相關成果已申請國家發明專利。文章署名第一單位為MG娱乐官网,論文第一作者為博士生楊光。

該工作得到了國家科技部863計劃,國家自然科學基金委等相關項目的支持。

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