作者:麦耀华等 来源:《化学工程杂志》 发布时间:2023/1/1 15:34:07
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研究发现绿色反溶剂调控钙钛矿薄膜显著提升效率

 

近日,Chemical Engineering Journal刊发了暨南大学新能源技术研究院教授麦耀华团队最新研究成果:绿色反溶剂调控钙钛矿薄膜显著提升氧化镍(NiOx基反式光伏器件开路电压。暨南大学为该论文通讯单位,硕士研究生王子璇和刘立明为共同第一作者,王有生副研究员、万梅秀副教授和麦耀华教授为共同通讯作者。

短短几十年间,单节钙钛矿太阳电池的光电转化效率达到了25.7%,可媲美硅等广泛商业化的光伏器件,但稳定性问题仍然制约其快速的商业化进程。值得注意的是,基于无机NiOx的反式结构钙钛矿太阳电池具有稳定性高、制备工艺简单、成本低等优点被广泛关注。然而,多晶钙钛矿薄膜在NiOx薄膜表面生长易形成异质结界面缺陷,如钙钛矿晶粒任意生长、多孔洞、埋底界面缺陷等特征,导致严重的开路电压损失,进而制约反式光伏器件的性能。

该研究报道了通过绿色反溶剂中间体构建高质量钙钛矿复合薄膜层,进而获得高的开路电压(Voc)、高稳定的NiOx基反式钙钛矿太阳能电池及组件。研究人员发现,采用乙酸乙酯溶剂(EA)联合聚甲基丙酸甲酯(PMMA)作为绿色、简单、环保的反溶剂中间体诱导内部钙钛矿晶粒生长,同时钝化界面缺陷和体缺陷从而减少非辐射复合。

此外,PMMA中的C=O官能团与钙钛矿内部的Pb2+FA+发生相互作用进而稳定钙钛矿光吸收层。制备的反式钙钛矿太阳能电池获得高的Voc(接近1.20 V)和高的光电转换效率(22.21%),组件效率接近18%,6节子电池电压高达7.044 V。在空气中200天后,器件稳定性仍然保持其初始效率的95%以上。

该研究工作为绿色反溶剂法钝化钙钛矿薄膜缺陷,进一步实现高效稳定的NiOx基反式钙钛矿太阳电池提供了很重要的方向。

该研究工作得到国家自然科学基金青年基金项目、广东省基础与应用基础研究基金项目、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。(来源:中国科学报 朱汉斌)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141204

 
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