科技播报

《先进能源材料》报道华理新型太阳能电池研究新进展

发布时间:2018-02-13 来源 中国科协先进材料学会联合体秘书处

 近日,《先进能源材料》(Adv. Energy Mater.)以“Surface Electronic Modification of Perovskite Thin Film with Water-Resistant Electron Delocalized Molecules for Stable and Efficient Photovoltaics”为题,在线报道了华东理工大学在钙钛矿太阳电池器件稳定性方面取得的最新研究进展(Adv. Energy Mater., 2018, 1703143IF: 16.721)。

开发高效、稳定的光伏技术是解决世界能源危机及环境保护问题的有效途径。作为《Science》杂志评选的2013年度十大科学突破之一,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池在短短的几年间,其光电转换效率已突破22%,受到了科研工作者的广泛关注。然而,由于钙钛矿材料稳定性较差,极大地制约了其大规模商业化发展,尤其在潮湿环境中,钙钛矿材料与空气中的水分子发生化学反应,导致太阳能电池器件性能迅速衰减。因此,如何提高钙钛矿材料的稳定性是该领域面临的重要挑战。

图片说明:借助钙钛矿晶体表面噻吩基功能化,提高其器件稳定性

该研究工作创新性地提出了利用含共轭基团的分子进行表面电子结构调控的策略。基于钙钛矿材料的表面特性,首次采用了一类兼具共轭基团和疏水基团的噻吩衍生物进行表面修饰,实现了钙钛矿材料表面的电子结构调控,加速了载流子传输,钝化了表面缺陷,并大幅增强了电池器件的湿度稳定性。通过表面噻吩基功能化修饰的钙钛矿太阳电池,不仅光电转换效率提升至19.89%,同时,在50%的相对湿度环境中,30天稳定性测试效率衰减在20%以内,而未经处理的钙钛矿太阳电池在7天时间内,效率衰减即超过90%以上。这一研究成果开辟了钙钛矿材料表面电子调控的新思路,为高效、稳定的新型太阳能电池发展提供了重要方法。

该工作是由材料学院硕士生文天宇在侯宇副研究员和杨化桂教授的指导下完成。研究得到了中国科协青年人才托举工程(2017-2019年度)、国家自然科学基金青年基金项目、上海市“晨光计划”、上海市“青年科技英才扬帆计划”、华东理工大学特聘计划等项目的资助和支持。

论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201703143/full 

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