新能源技术研究院麦耀华团队在Advanced Energy Materials杂志发表重要研究成果

发布单位:人员机构 [2020-10-04 00:00:00] 打印此信息

近日,信息科学技术学院新能源技术研究院麦耀华团队在钙钛矿太阳电池领域取得新进展,相关研究成果以“Fabrication Strategy for Efficient 2D/3D Perovskite Solar Cells Enabled by Diffusion Passivation and Strain Compensation”为题发表于知名期刊Advanced Energy Materials(影响因子25.245)。博士生张翠苓和副研究员吴绍航为共同第一作者,麦耀华教授为文章通讯作者。

热退火过程是钙钛矿太阳电池制备的关键工艺。作者发现对于2D/3D异质结钙钛矿电池,在制备2D钙钛矿薄膜时适当延长热退火时间会促进少量的PEA+沿3D钙钛矿晶界扩散,和晶界处的PbI2反应生成2D钙钛矿,扩大2D钙钛矿的钝化范围,产生有利的扩散钝化效应。然而,MA+和I-离子也会在持续加热条件下向上迁移进入顶部的2D钙钛矿晶格,由于2D钙钛矿层间作用力是微弱的范德华力,离子的迁移很容易造成2D钙钛矿的晶格膨胀。此外,作者首次发现二维钙钛矿中的拉应力很大(超过1000 MPa),而且拉应力不利于器件的效率和稳定性。

针对以上问题,论文提出了一种新的钙钛矿薄膜制备策略,即在表面处理PEAI后紧接着覆盖电子传输层PCBM,然后再进行长达2h的热退火来形成2D/3D钙钛矿异质结构。由于PCBM的热膨胀系数相比2D钙钛矿较小,在2D钙钛矿的生成过程中限制了它的横向拉伸,补偿了2D 钙钛矿的拉应力。并且PCBM减缓了离子的迁移速率,间接抑制了晶格膨胀,同时长时间的热退火过程诱导了扩散钝化。最终由此方法制备的p-i-n结构器件效率高达21.31%,经独立第三方认证的效率为20.22%。

该研究得到国家重点研发项目(2018YFB1500103),中央高校基本科研业务费专项基金 (11619103),广东省高水平大学建设经费(2019rc019)的支持。

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(信息学院新能源技术研究院)

责编:苏倩怡