實現(xiàn)充電機充電鈣鈦礦電池高效穩(wěn)定的垂直結晶方法解析
2017-8-28 9:06:19??????點擊：
【導言】
充電機充電鈣鈦礦太陽能電池中的反式結構比正式結構具有更多的長處，比方遲滯效應小、穩(wěn)定性好、制備簡略和易大面積制備等。近期因為氟代甲脒（FA）基鈣鈦礦資料具有優(yōu)異的光伏特性，吸收光譜能夠擴展到840 nm，因而遭到研討者的廣泛重視。用其制備的正式結構太陽能充電機充電電池功率現(xiàn)已超越20%。但是，因為在FA-基鈣鈦礦資猜中，電子空穴傳輸特性不平衡，導致反式結構FA-基充電機充電鈣鈦礦太陽能電池的功率很難上去。這種不平衡的載流子傳輸特性歸根結底是由鈣鈦礦薄膜的結晶性差所導致的。因而怎么獲得高結晶性的鈣鈦礦薄膜是制備高功率反式充電機充電鈣鈦礦太陽能電池的關鍵所在。
【效果簡介】
近來，上海交通大學韓禮元教授在Energ. Environ. Sci.上宣布了一篇名為“Vertical recrystallization for highly efficient and stable formamidinium-based inverted-structure perovskite solar cells”的文章。該研討提出了一種筆直結晶辦法，操控甲基氯化銨（MACl）分子在δ態(tài)FA-基鈣鈦礦薄膜上筆直方向分散，輔佐FA-基鈣鈦礦薄膜由δ態(tài)到α態(tài)的相改變，使得薄膜重新結晶，有用的制備出了結晶性好FA-基鈣鈦礦薄膜，而且成功制備出了功率高達20.65%的穩(wěn)定性好的反式結構充電機充電鈣鈦礦太陽能電池。
【圖文簡介】
圖1：高結晶度FAPbI3薄膜的制備與表征
(a).筆直結晶法制備高結晶度FA-鈣鈦礦薄膜的流程圖；
(b, d).無MACl處理及未加熱的δ態(tài)FAPbI3薄膜的XRD譜和SEM截面圖；
(c, e). MACl處理及加熱的α態(tài)FAPbI3薄膜的XRD譜和SEM截面圖；
2： MACl濃度對FAPbI3薄膜結晶性的影響
(a-d). 不同濃度 MACl 處理FAPbI3薄膜的SEM圖。
3：筆直結晶法（MACl處理）的FAPbI3薄膜的功能表征
(a).不同MACl濃度下FAPbI3薄膜的XRD譜；
(b).不同MACl濃度下FAPbI3薄膜的吸收譜；
(c).不同MACl濃度下FAPbI3薄膜110面的XRD峰移；
(d).MACl濃度與FAPbI3晶格常數(shù)的關系圖。
4：筆直結晶法制備（MACl處理）的反式充電機充電鈣鈦礦電池的功能測驗
(a).不同MACl濃度處理的器材的J-V曲線；
(b).不同MACl濃度處理的器材的EQE曲線；
(c).MACl處理前和處理后的FAPbI3薄膜的光致發(fā)光量子功率譜；
(d).MACl處理前和處理后的FAPbI3薄膜的熒光光譜；
(e).MACl處理前和處理后的FAPbI3薄膜的時刻分辯熒光光譜；
(f).MACl處理前和處理后的充電機充電鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓與光強的依靠關系曲線；
(g).MACl處理前和處理后的充電機充電鈣鈦礦太陽能電池功率的穩(wěn)定性測驗。
【小結】
在這項作業(yè)中，研討人員提出了一種筆直結晶的辦法，經(jīng)過MACl分子在FAPbI3薄膜上筆直方向分散，輔佐δ-FAPbI3薄膜變換成α-FAPbI3薄膜，有用進步了FAPbI3薄膜的結晶性，進而提升了反式FA-基充電機充電鈣鈦礦電池的功率（20.65%）和環(huán)境穩(wěn)定性。
團隊介紹：
上海交通大學韓禮元教授領導的科研團隊多年來致力于新型太陽能充電機充電電池研討,近來在充電機充電鈣鈦礦太陽能電池范疇屢獲佳績。該團隊成員包含，東方學者楊旭東特別研討員，青年千人陳俊超特別研討員，陳漢講師,以及2名博士后和10名在讀研討生。
團隊該范疇作業(yè)匯總：
該團隊主要在充電機充電鈣鈦礦太陽能電池高功率器材制備，大面積模塊開發(fā)，穩(wěn)定性方面做出了卓越貢獻。2015年該團隊初次獲得了1cm2的器材最高認證功率15%，相關作業(yè)被宣布在Science雜志上。為了獲得更高的功率，經(jīng)過細心研討了發(fā)電機理，發(fā)現(xiàn)反式器材中電子搜集功率低的問題。為此，韓老師的團隊開發(fā)了一種新的突變異質結結構，有用地改善了電子搜集功率，把認證功率進步到18.21%，該作業(yè)宣布在Nature Energy雜志上。近期，該團隊經(jīng)過下降鈣鈦礦薄膜中的缺點，選用簡略的組分和制備辦法，獲得了19.19%反式充電機充電鈣鈦礦電池的最高認證功率。一起，該團隊在大面積模塊開發(fā)方面也取得了開拓性的研討效果。他們開發(fā)了一種稱為軟膜法的制備大面積高質量鈣鈦礦薄膜的辦法，成功制備了36平方厘米充電機充電鈣鈦礦太陽能電池模塊，初次獲得了12.1%的認證功率。這是第一個被收錄于太陽能充電機充電電池功率表中的充電機充電鈣鈦礦電池模塊功率。在進步穩(wěn)定性方面，該團隊近期在Nature Communication雜志上宣布了一篇很有價值的文章，他們將石墨烯層引進電荷傳輸資料，有用按捺了碘離子的移動和甲胺氣體的逸出，獲得了85攝氏度條件下，500小時的穩(wěn)定性，并經(jīng)過了1000小時的光照穩(wěn)定性測驗。為了加速充電機充電鈣鈦礦電池的實用化，該團隊體系地進行了本錢分析，指出了進步變換功率和穩(wěn)定性才是影響鈣鈦礦模塊本錢的關鍵因素。到達模塊功率高于15%，穩(wěn)定性大于15年的方針，才干產(chǎn)出低于傳統(tǒng)動力的發(fā)電本錢，這對未來充電機充電鈣鈦礦電池的發(fā)展方向具有重要指導意義。現(xiàn)在，要想完成這一方針，還存在許多困難和應戰(zhàn)，但該團隊信任，只需結合科學的辦法和不懈的努力，就必定能夠在不遠的將來完成這個的方針。
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