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Nat. Commun.:華東理工吳永真課題組在鈣鈦礦太陽(yáng)電池界面材料領(lǐng)域新進(jìn)展

來(lái)源:華東理工大學(xué)      2022-12-12
導(dǎo)讀:近日,華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院,材料生物學(xué)與動(dòng)態(tài)化學(xué)教育部前沿科學(xué)中心吳永真教授和波茨坦大學(xué)Martin Stolterfoht博士團(tuán)隊(duì)合作,通過(guò)功能化的碳硼烷材料作為界面層大幅降低了鈣鈦礦電池中鈣鈦礦/C60界面嚴(yán)重的非輻射復(fù)合問(wèn)題,相關(guān)研究結(jié)果以”O(jiān)vercoming C60-induced interfacial recombination in inverted perovskite solar cells by electron-transporting carborane” 為題發(fā)表于《自然·通訊》上。

反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由于其更好的穩(wěn)定性,更易于放大和集成等特點(diǎn),被認(rèn)為是最有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的新一代光伏電池。然而,反式鈣鈦礦電池中的鈣鈦礦/C60界面存在嚴(yán)重的非輻射復(fù)合損失,限制了其單節(jié)及疊層器件效率的提升,亟需更高效的界面層或電子傳輸層來(lái)突破該瓶頸。為了解決這些復(fù)合損失,該工作引入了具有球狀分子結(jié)構(gòu)和三維芳香性的鄰碳硼烷作為界面材料。通過(guò)熒光量子產(chǎn)率及導(dǎo)電AFM等測(cè)試,證實(shí)了苯胺基修飾的鄰碳硼烷有效的鈍化了鈣鈦礦表面,同時(shí)消除了鈣鈦礦/C60界面的非輻射復(fù)合損失。該工作同時(shí)研究了碳硼烷作為電子傳輸材料的潛力,在阻擋空穴的同時(shí)提升界面電子傳輸。通過(guò)此種策略,該工作實(shí)現(xiàn)了超過(guò)了23%的光電轉(zhuǎn)換效率,以及低至110 mV的非輻射電壓損失。器件在400小時(shí)最大功率點(diǎn)追蹤下保持初始效率的97%?;谔寂鹜榈慕缑鎸油瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)了鈍化,電子傳輸和空穴阻擋,為更高效和穩(wěn)定的反式鈣鈦礦太陽(yáng)電池提供了新的界面功能材料。

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該論文第一作者是博士生葉方圓,通訊作者是吳永真教授和Martin Stolterfoht博士,工作得到了田禾院士和朱為宏教授的大力支持和悉心指導(dǎo)。此外,華東理工大學(xué)王海豐教授及博士生吳佳蔚在理論計(jì)算方面提供了諸多幫助。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、上??萍贾卮髮m?xiàng)、高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目資金的支持。

原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-34203-x



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