福建物构所钙钛矿太阳能电池研究获进展

2021-07-08 11:23  来源:福建物质结构研究所  浏览:  

缺陷钝化是提升钙钛矿太阳能电池光电转换效率与稳定性的有效方法。路易斯碱是钙钛矿太阳能电池常用的钝化添加剂之一,被定义具有C=O、S=O、P=O、-CN等吸电子官能团的有机小分子,是给予外界电子的电子对供体。在传统的路易斯碱上添加质子官能团(-OH、-NH等)的分子显示出比纯路易斯碱更高效的钝化效果,但其详细的作用机理尚未被研究与证明。理论计算证明,表面活性氧(超氧离子O2-)对钙钛矿薄膜与器件的稳定性造成损害,而目前几乎没有针对预防超氧降解钙钛矿过程的钝化分子的相关实验研究。

中国科学院福建物质结构研究所功能纳米结构设计与组装/福建省纳米材料重点实验室研究员高鹏将路易斯碱官能团与质子官能团于聚芳香共轭分子上进行组合,得到纯路易斯碱体系分子9CN-PMI与路易斯碱/质子体系分子4OH-NMI,并将其引入到钙钛矿前驱体溶液中,制备出钝化之后的钙钛矿薄膜与器件。对两种不同类型分子的表征对比显示,具有路易斯碱/聚芳香共轭/质子结构的分子4OH-NMI可起到更优异的化学钝化(Chemical passivation)作用,其所拥有的C=O/-OH官能团体系能够有效钝化正负电荷缺陷与铅团簇,钝化剂的-OH可以通过氢键与I-相互作用,从而促进C=O基团与反位Pb2+缺陷的相互结合,使钝化效果最大化。理论计算与稳定性测试证明,4OH-NMI具有更加显著的能带钝化(Energetic passivation)作用,即钝化分子产生良性的中间能隙态,该能隙态位于O2产生的电子陷阱态之上,能够抢在O2之前捕获钙钛矿上的光激发电子,避免超氧离子的形成,进而提高钙钛矿器件的稳定性。此外,研究还发现,4OH-NMI与9CN-PMI的加入可以提高钙钛矿前驱体溶液的粘度,从而显著增加钙钛矿膜的厚度以实现更高的光收集效率。4OH-NMI钝化后的钙钛矿电池效率达23.7%,且表现出优异的稳定性。

相关研究成果发表在Advanced Materials上。

缺陷态密度,非辐射复合,表面形貌的相关表征;稳定性测试及超氧理论计算

免责声明:本网转载自合作媒体、机构或其他网站的信息,登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。
相关推荐
NASA新发射的“露西号”航天器出现一个太阳能电池板问题

NASA新发射的“露西号”航天器出现一个太阳能电池板问题

据外媒报道,NASA最新发射的一个探索木星周围小行星群的机器人航天器在其太空旅行中可能遇到了一些小麻烦。这个名为“露西号(Lucy)”的太空探测器的两个主要太阳能电池板中的其中一个出现了问题。据悉,这些电池板对于收集来自太阳的光线并为航天器在太阳系中的12年旅行提供动力至关重要。
利用电动系绳进行无燃料的航天器推进

利用电动系绳进行无燃料的航天器推进

如何在没有推进剂的情况下推进航天器?使用电动系绳,此装置是连接两个航天器的长而强的导体。当直流电被施加到系绳上时,系绳会对航天器施加一个力,使其加速或制动。
国家纳米中心在有机太阳能电池界面修饰研究方面取得新进展

国家纳米中心在有机太阳能电池界面修饰研究方面取得新进展

在溶液法制备的有机太阳能电池中,表面能对体异质结薄膜形貌的形成起到关键作用。通过给体与受体的表面能差异可以预测有机本体异质结(BHJ)薄膜中两相的混溶性,而底部界面层的表面能可以调节体异质结的垂直分布和分子堆积取向。薄膜的表面能常采用Owens-Wendt模型通过测量接触角的方法得到,但这种测试方法无法反映纳米尺寸范围内的表面能分布,无法直接解释体异质结结构中纳米级的堆积和相分离变化。
美国能源部报告展望,2035年太阳能将供应美国40%的电力

美国能源部报告展望,2035年太阳能将供应美国40%的电力

报道,美国能源部下属能源效率和可再生能源办公室发布最新报告说,2035年太阳能将供应美国40%的电力,2050年这一比例将进一步提升至45%。不过,要实现这些目标,美国的能源政策需要发生巨大变化,政府也需要投入数十亿美元,以实现国家电网的现代化。
大连化物所等揭示近红外发光钠铒双钙钛矿纳米晶超快动力学机理

大连化物所等揭示近红外发光钠铒双钙钛矿纳米晶超快动力学机理

近日,中国科学院大连化学物理研究所复杂分子体系反应动力学研究组研究员韩克利团队与山西师范大学教授苗向阳团队合作,揭示出钠铒基双钙钛矿纳米晶的近红外荧光及其超快动力学机理。

推荐阅读

关于我们 | 广告服务 | 联系我们 | 免责声明
京ICP备16023390号-2 Copyright © 能源界 服务台:010-63990880