来源:Nature Communications 发布时间:2019/5/10 14:37:02
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杂化钙钛矿材料的维度控制|Nature Communications综述

论文标题:Dimensionality engineering of hybrid halide perovskite light absorbers

期刊:Nature Communications

作者:Peng Gao, Abd Rashid Bin Mohd Yusoff, Mohammad Khaja Nazeeruddin

发表时间:2018/11/28

数字识别码: 10.1038/s41467-018-07382-9

原文链接:http://t.cn/EScnJyf

由于其光电转换效率在十年内从3.8%迅速提高到23%以上,基于杂化铅卤钙钛矿材料的太阳能电池在新兴光伏技术领域表现出非凡的潜力。杂化钙钛矿材料通常通过低温溶液法制备,具有较低的形成能,因而也使其在暴露于光、水、热时和电场中时表现得非常脆弱。这对于实现其在光伏技术方面的巨大潜能构成现实的挑战。虽然三维铅卤杂化钙钛矿是目前在光伏领域领先的材料,低维杂化有机/无机层状材料在选择各种有机阳离子方面可以提供更广泛的多样性,尤其以二维钙钛矿为代表的杂化材料显示出比三维杂化钙钛矿材料更高的环境稳定性。将少量较大阳离子(即烷基(芳基)铵衍生物)与较小阳离子(即甲基铵或甲脒鎓)组合可以获得多维复合钙钛矿材料,即在同一钙钛矿层内形成不同维度晶体的混合物。这种组合可以充分利用三维杂化材料的较宽的光谱响应和高效电荷传输性能以及低维杂化材料的高稳定性。通过这种方式而获得的杂化钙钛矿材料界面的性能改善可以显著地降低由UV辐射、湿度和热辐射引起的材料降解。这些具有巨大性质差异的阳离子混合物,可以通过灵活的方式从前驱体自组装成高质量的杂化钙钛矿薄膜,其工艺的多样性为这个研究方向提供了丰富的研究内容,并且已经成为钙钛矿光伏研究的一个重要的子领域。

近日,中国科学院福建物质结构研究所的高鹏研究员(通讯作者)和瑞士洛桑联邦理工大学Nazeeruddin教授(通讯作者)系统地讨论了混合卤化物钙钛矿的维度工程(Dimensionality Engineering)中的相关问题,在Nature Communications上发表了题为Dimensionality engineering of hybrid halide perovskite light absorbers的综述。该文章对最新报道的二维/三维复合钙钛矿(包括Ruddleson-Popper phases型和Dion-Jacobson phases型)的光伏特性和稳定性进行了整理,随后对有机胺阳离子的结构和尺寸变化导致形成的有机无机量子阱的2D限域效应以及禁带宽度变化进行讨论,最后将目前文献中报道的两类混合维度钙钛矿从制备方法和晶体结构角度进行了归纳整理。本综述结合实验室部分前期工作总结了器件制作工艺对光伏性能和稳定性的影响;并对混合维度钙钛矿在兼顾光伏性能和稳定性所拥有的优势进行了机理分析,给出了设计新型混合维度钙钛矿时应该遵循的原则。综述最后对造成钙钛矿太阳能电池的内因和外因从时间尺度上进行了剖析,建议解决钙钛矿的稳定性问题应该重点从解决铅卤钙钛矿材料内在的不稳定诱因开始着手。

图1

摘要:Hybrid halide perovskite solar cells were first demonstrated in 2009 with cell efficiency quickly soaring from below 10% to more than 23% in a few years. Halide perovskites have the desirable processing simplicity but are very fragile when exposed to water and heat. This fragility represents a great challenge for the achievement of their full practical potential in photovoltaic technologies. To address this problem, here we review the recent development of the mixed-dimensional perovskites, whereby the trade-off between power conversion efficiency and stability of the material can be finely tuned using organic amine cations with different sizes and functionalities.

阅读论文全文请访问:http://t.cn/EScnJyf

期刊介绍:Nature Communications (https://www.nature.com/ncomms/) is an open access journal that publishes high-quality research from all areas of the natural sciences. Papers published by the journal represent important advances of significance to specialists within each field.

The 2017 journal metrics for Nature Communications are as follows:

•2-year impact factor: 12.353

•5-year impact factor: 13.691

•Immediacy index: 1.829

•Eigenfactor® score: 0.92656

•Article Influence Score: 5.684

(来源:科学网)

 
 
 
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