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大连化物所等在钙钛矿太阳能电池研究中取得进展

导读: 近日,中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室太阳能研究部硅基太阳能电池研究组(DNL1606)研究员李灿、刘生忠带领的团队与陕西师范大学博士杨栋合作,在平面型钙钛矿太阳能电池的研究工作中取得新进展。

  近日,中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室太阳能研究部硅基太阳能电池研究组(DNL1606)研究员李灿、刘生忠带领的团队与陕西师范大学博士杨栋合作,在平面型钙钛矿太阳能电池的研究工作中取得新进展,相关研究成果发表在《国际能源和环境科学》(Energy&Environmental Science)期刊上。

  钙钛矿材料由于具有较大吸光系数、长载流子寿命、高电荷迁移率、长迁移距离以及极低缺陷态密度等优异的光电性能,在廉价太阳能电池及其它光电器件中展现出极大的应用价值。钙钛矿太阳能电池中,高性能电子传输材料对器件效率的提高至关重要。前期工作中,该团队首次利用可溶液低温加工方法制备具有高透光性和高电子迁移率的固态离子液作为电子传输材料,成功制备效率达到16.09%的柔性钙钛矿电池,是目前钙钛矿柔性器件的最高效率。

  本工作中,该团队运用离子液修饰氧化钛电子传输材料,提高了电子迁移率、降低了表面粗糙度,同时使费米能级上移,利于器件中电子的导出。基于上述传输材料制备的平面型钙钛矿太阳能电池效率达到19.62%,是目前钙钛矿平面型器件的最高效率。研究同时发现,离子液中阴离子与氧化钛结合、阳离子与钙钛矿结合,在钙钛矿与氧化钛之间形成有效的电子传输通道,使器件中的电子可以很好地被提取及传输。另外,在离子液修饰的氧化钛电子传输材料上生长的钙钛矿薄膜缺陷态密度较低,极大地抑制了器件中载流子在缺陷处的复合,并有利于电池性能的进一步提升。这一研究成果为如何制备高效率钙钛矿太阳能电池提供了新的有效途径。

  该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、创新团队“111计划”、长江学者和“千人计划”项目的资助。

钙钛矿电池

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