钙钛矿太阳能电池研究取得重要进展

发布日期:2017-2-27     浏览次数:1945次    发布者:刘春英    

       我院毛秉伟教授、田中群院士课题组在钙钛矿单晶、钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展,相关结果以“Understanding the Cubic Phase Stabilization and Crystallization Kinetics in Mixed Cations and Halides Perovskite Single Crystals”为题,在线发表于J. Am. Chem. Soc.(DOI:10.1021/jacs.6b12432)。

       钙钛矿太阳能电池是近年来材料和化学领域研究最为火热的研究热点之一,其光电转化效率(PCE)在短短六年内迅速飙升至22.1%,已能与多晶硅电池比拟,产业化前景向好。在众多的钙钛矿组成中,甲胺(MA)甲脒(FA)混合作为阳离子的钙钛矿(FAPbI3)0.85(MAPbBr3)0.15是性能最好的体系之一,超过20%的PCE和极佳的稳定性使其受到广泛关注。

       然而在实际电池制备中,该体系严重受到环境因素影响,如温度、湿度、气氛等,使得国际上只有少数课题组能制备出高性能电池。本工作通过反温度结晶生长法首次制备了高质量的混合阳离子混合卤素钙钛矿单晶,报道了高达11.0 mS的载流子寿命,刷新了该类材料的记录。通过不同阳离子组成和卤素组成的钙钛矿单晶研究,首次给出了阳离子混合对钙钛矿稳定在光活性相作用机制的实验证据,并提出Br在该体系成核-生长中的关键作用。基于这些重要的理解,我们提高了电池制备的重现性,得到了效率高达19.9%且长期稳定的太阳能电池。

                         
       2012级直博生谢立强和2013级直博生陈亮为该研究的共同第一作者,第三作者南子昂是我校协同创新中心(iChEM)的博士生。我院詹东平教授、上海交通大学赵一新教授对此工作提出了宝贵意见。该研究得到中国国家自然科学基金委(项目批准号:21473147, 21321062),中国科技部(项目批准号:2016YFA0200703)的资助。

       论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b12432