宁波资料地点钙钛矿太阳能电池研讨中获得系列发展
SnO2外表的氧空位和圈套态是约束器材功率的重要因素，对此，科研人员立异性地提出了具有高结构灵活性的n型共轭小分子钝化SnO2外表缺点，以完成高质量成膜和有序分子堆积，然后进步SnO2外表的钝化效果。为进一步测验调整有机钝化剂的集合和分子堆积，并深入研讨它们与SnO2/钙钛矿界面处电荷传输/重组动力学的相关性，科研人员经过侧链工程规划出Y系列衍生物(BTAC4)。4-苯基丁基连接在苯并三唑核上，作为添加空间位阻并进一步下降自集合程度的一种手法可进步小分子的成膜才能。此外，与支链烷基侧链比较，线性侧链或许导致主链严密堆积。经过平行研讨SnO2/Y6/钙钛矿和SnO2/BTAC4/钙钛矿界面的光电特性，研讨发现小分子更紧凑和规矩的堆叠产生了更有利的界面特性、较低的圈套态、更高的电子传导/提取功率，并按捺电荷复合。根据BTAC4有机钝化剂的PSC完成了超越23%的优异光电转化功率，以及1.252V的高开路电压，是迄今为止根据CsFAMA钙钛矿系统陈述的最高开路电压值。未封装的器材在35%湿度下贮存768小时后仍坚持90%的初始功率转化功率(PCE)，具有超卓的安稳性。相关研讨成果以π-Conjugated Small Molecules Modified SnO2 Layer for Perovskite Solar Cells with over 23% Efficiency为题，宣布在Advanced Energy Materials上(DOI: 10.1002/aenm.202101416)。
CsPbI2Br的带隙能够经过改动Br/I比进行微调，因此成为构建串联太阳能电池的抱负挑选。但是，在湿润环境下，无机PSC的开展依然面对相安稳性应战。已有陈述提醒，水分露出易触发CsPbI1-xBrx从光活性α相到黄色δ相的相变，由于水分导致共角八面体[PbI6]4-的畸变，并添加钙钛矿晶粒之间的缺点诱导部分应力。对此，科研人员规划出一种共轭p型小分子与无机钙钛矿外表相互效果，对器材功能产生了两层效果。一方面，来自小分子O和S的孤对电子能够与来自钙钛矿的未配位Pb构成共价键，大幅下降圈套态，并在钙钛矿晶粒处开释缺点诱导的微应变。另一方面，在小分子的退火过程中，它能够诱导无机钙钛矿晶体的二次成长，然后使钙钛矿薄膜的描摹细化，结晶度进步。上述协同效应使无机钙钛矿薄膜在湿润条件下具有更高的相安稳性。因此，经小分子处理的根据CsPbI2Br的PSC完成了16.25%的PCE，可与迄今为止最先进的CsPbI2Br钙钛矿器材比美。此外，该设备在室温(相对湿度为25%)下老化500小时，仍可坚持80%的初始PCE，表现出优异的水分安稳性。该作业以Improved phase stability of CsPbI2Br perovskite by released microstrain towards highly efficient and stable solar cells为题，在线宣布在InfoMat上(DOI: 10.1002/inf2.12246)。
传统3D钙钛矿在湿气环境中极易分化，因此约束了光伏器材的实践使用。二维钙钛矿较三维资料具有优异的湿度及光照安稳性，近几年被广泛研讨。但是，二维钙钛矿绝缘有机中间层与钙钛矿无机层间具有差异较大的介电常数，导致资料激子结合能大、载流子传输受阻，使2D钙钛矿器材光伏功能远低于3D器材。为从资料上战胜上述缺点，科研人员立异性地规划出一种D-A-D(D：电子给体;A：电子受体)型强共轭有机中间层结构，经过D、A间内电荷转移效应下降有机中间层能带带隙，弱化量子阱限域效应，使2D钙钛矿的光电功能与3D结构类似，有助于进步激子别离与载流子传输功能，完成2D钙钛矿器材功率超18%，是现在低维(n≤4)钙钛矿器材的最高功率之一，而且器材在湿气环境中老化1000小时衰减小于5%，表现出优异的湿度安稳性。科研人员处理了2D钙钛矿存在的本征光电功能缺点，并拓宽了2D钙钛矿资料的规划规模。相关研讨成果以Donor-Acceptor-Donor Type Organic Spacer for Regulating the Quantum Wells of Dion-Jacobson 2D Perovskites为题，宣布在Nano Energy上(DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106800)。
上述研讨作业得到国家杰出青年科学基金、国家要点研制方案、国家自然科学基金、宁波市科技立异2025严重专项、中科院前沿科学要点研讨方案等的支撑。
钙钛矿光伏器材功能优化手法
