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【为创造伟力作出贡献】西安交大科研团队 在环境友好型非铅钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展

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基于甲胺铅碘钙钛矿的太阳能电池器件的能量转化效率在短短6年间超过22%,引起学术界和工业界的“钙钛矿热潮”,成为第三代新型太阳能电池中的佼佼者。甲胺铅碘材料具有低成本、易溶液加工、高光吸收系数、光生载流子双极传输、长程载流子传输、低缺陷态密度以及合适的光学带隙等优点,是理想的光吸收材料。然而,该材料仍然面临稳定性较差且非环境友好等缺点,一定程度上延缓了其大规模商业化应用和向更多应用领域拓展的进程。因此,对于环境友好且稳定性更高的非铅钙钛矿材料的开发和光伏器件应用成为国内外新的研究热点。

电信学院吴朝新教授团队专注于钙钛矿吸光层薄膜制备工艺改进及其太阳能电池器件的研究。最近,采用蒸镀旋涂的方式,以及发展了一种对电池器件结构的双侧界面调控方法,同时实现了高质量二维-三维异质结锡基非铅钙钛矿薄膜和高效率、高稳定性的电池器件。器件的光电转换效率高达6.98%,位于国际锡基非铅钙钛矿太阳能电池最高效率之列。

这项研究工作于以题目为“Bilateral Interface Engineering toward Efficient 2D–3D Bulk Heterojunction Tin Halide Lead-Free Perovskite Solar Cells”近期发表在国际重要能源期刊ACS Energy Letters 3, 713-721(2018)(影响因子11.45)。第一作者为课题组青年教师冉晨鑫博士,郗俊博士为该工作的共同第一作者,西安交大为第一作者单位与唯一通讯作者单位。文章发表后成为入选当月Highly Read Article前十名。

近几年来,吴朝新教授团队对于环保型非铅钙钛矿太阳能电池深入研究,取得了一系列重要成果。例如:在国际上率先发展了“蒸镀-旋涂”的钙钛矿薄膜低温制备工艺(Jun Xi, Zhaoxin Wu*, et al,Nano Energy,DOI:10.1016/j.nanoen. 2016.06.007)以及基于这种成膜工艺克服了铋基钙钛矿成膜性差的瓶颈,实现了具有高开路电压的铋基非铅异质结太阳能电池(Chenxin Ran, Zhaoxin Wu*, et al.Journal of Physical Chemistry Letters, 2017, 8 (2), 394–400[ESI前1%高被引论文])。同时这种低温薄膜制备工艺克服了锡基钙钛矿成膜的工艺难点,实现了高效的柔性非铅钙钛矿太阳能电池(Jun Xi, Zhaoxin Wu*, et al,Advanced Materials, 2017. 1606964)。如今基于之前的工作基础取得锡基钙钛矿太阳能电池6.98%的光电转换效率,为环境友好非铅钙钛矿太阳能电池的应用做了重要贡献。

该工作得到科技部国家重大科学研究计划课题(973)(编号2013CB328705),自然基金委面上课题(编号11574248)以及博士后面上项目的支持。

吴朝新教授团队主页:http://zhaoxinwu.gr.xjtu.edu.cn

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.8b00085

2018-03-20
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