作者:孙丹宁 来源:中国科学报 发布时间:2023/12/28 21:17:51
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研究制备出高效稳定的钙钛矿/晶硅叠层太阳电池

 

近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员刘生忠、副研究员王开团队与中国科学院上海高等研究院研究员李东栋、中国科学院过程工程研究所研究员苗青青合作,设计并合成了不同烷基链长的聚离子液体,在宽带隙钙钛矿与电子传输层之间构建了一个疏水的氢键聚合物网络,制备出高效率的宽带隙钙钛矿太阳电池和钙钛矿/晶硅叠层太阳电池。相关成果发表在《德国应用化学》上。

该电池示意图。大连化物所供图

近年来,钙钛矿太阳电池因具有可低温制备,生产成本低等优点受到大家的广泛关注。单结钙钛矿太阳电池的认证能量转化效率从2009年的3.8%提高到现在的26.1%。为进一步提高现有太阳电池的效率,研究人员致力于制备叠层太阳电池。宽带隙钙钛矿被认为是叠层电池中顶电池的理想吸收层,然而,宽带隙钙钛矿电池的发展受限于器件电压损失高、缺陷浓度高、光照相分离和钙钛矿与传输层能级失配等问题。

本工作中,该团队设计并合成了不同烷基链长的聚离子液体,构建了一个疏水的氢键聚合物网络,将其作为宽带隙钙钛矿与电子传输层之间的界面钝化层。该策略可以抑制非辐射复合损失,促进载流子传输,显著提高开路电压和填充因子,从而大幅提高器件效率。结果表明,优化后的单结宽带隙钙钛矿电池效率达到23.18%,开路电压达到1.25V。氢键聚合物网络也可抑制离子迁移,并作为防止水和氧侵入的屏障层,使器件表现出出色的热稳定性和湿度稳定性。

该团队进一步制备了钙钛矿/晶硅叠层太阳电池,器件效率达到28.24%,并展现出良好的运行稳定性。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/anie.202317972 

 
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