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复旦突破钙钛矿原料中央难题,制备出高效安详太阳能电池

在短短十年内,基于金属卤化物钙钛矿的太阳能电池功率转换效果就从首初的3.8%上升到25.2%,超过其他类型的薄膜太阳能电池。

然而,要论实际行使,该类原料的炎安详性差是个中央难题。

近日,复旦大学信休科学与工程学院詹义强、郑立荣和瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL)配吻合实现了一栽室温安详的钙钛矿原料,并且制备出了光电转换效果超过23%的高效安详太阳能电池。

有关论文于10月2日发外活着界顶级学术期刊《科学》(Science)上,题为《气氛辅助制备高效高安详暗相甲脒铅碘钙钛矿太阳能电池》(Vapor-assisted deposition of highly efficient, stable black-phase FAPbI3 perovskite solar cells)。

钙钛矿是指一类分子通式为ABX3的晶体,清淡为立方体或八面体组织。钙钛矿型金属卤化物已经在太阳能光伏电池、发光二极管(LED)、激光器和光电探测器等钻研周围吐露头角。其中,α暗相甲脒铅碘(FAPbI3)钙钛矿具有相对良益的炎安详性和挨近理想带隙等特点,被视作离实用近来的“候选人”。

然而, FAPbI3在150°C以下会“翻脸”,从光活性的暗相(a相)转折成非光活性的黄相(d相),造成原料降解及电池性能衰减。固然议决掺杂混吻合等手段能够得到室温安详的a-FAPbI3薄膜,但是在实际做事条件下,原料会展现相别离以及吸取谱蓝移等题目。

为晓畅决获得安详的纯a-FAPbI3薄膜这一国际难题,复旦和瑞士这个联吻合团队深入钻研FAPbI3的相变机理,创新性地开发了一栽基于硫氰酸甲铵(MASCN)蒸汽或硫氰酸甲脒(FASCN)蒸汽的气相辅助滋长技术。该技术能在较矮退火温度下(100°C)将FAPbI3从黄相十足转化为暗相,并保持永远安详。非光活性的黄相在MASCN蒸汽或FASCN蒸汽下转换为光活性的暗相

非光活性的黄相在MASCN蒸汽或FASCN蒸汽下转换为光活性的暗相

正本,SCN-离子会优先吸附于黄相FAPbI3形式,原由Pb2 与S之间存在强亲和力作用,SCN-离子取代了与Pb2 成键的I离子,将d相FAPbI3面共享八面体组织的顶层瓦解,自上而下,将黄相FAPbI3十足转化为暗相FAPbI3。

即使经过500幼时的85°C退火实验测试中,基于新技术制作的a-FAPbI3薄膜保持纯暗相,表现出特出的炎安详性。

钻研团队进一步用矮弱点密度的a-FAPbI3薄膜制作出钙钛矿太阳能电池,其光电转化效果可超过23%,具备矮开路(330 mV)电压亏损、矮电致发光启行电压(0.75V)的特性,且在最大功率点追踪500幼时后,照样保持原有性能的90%以上。

复旦大学音信网报道称,该项突破为钙钛矿原料在高效轻质光伏电池、新式LED和其它光电器件体系等行使奠定了基础,对太阳能洁净能源的泛在行使、新式软性大面积光电器件与体系、以及智能机器人自立供电等具有主要意义。(本文来自澎湃音信,更众原创资讯请下载“澎湃音信”APP)

 


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