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西安交大科研人员在低温平面钙钛矿异质结太阳能电池研究中取得重要进展

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基于甲基铵铅碘钙钛矿太阳能电池是光伏领域的一颗新星,其转换效率从2009年3%到2015年突破20%,成为国际上科研以及产业领域关注的热点。与硅、砷化镓、铜镓铟锡以及聚合物材料相比,甲基铵铅碘钙钛矿材料具有直接带隙、吸收带隙可调且强吸收、载流子传输距离长的特点,是光伏器件的最理想的活性吸收材料。低温工艺制备的钙钛矿太阳能电池因可具备柔性的特点更是国际关注的焦点。

电信学院吴朝新教授团队专注于低温平面异质结钙钛矿电池的研究。近日,通过研究基于柔性基底(PET)的高温钙钛矿(a-FAPbI3)多晶薄膜稳定生长的动力学过程,调节掺杂剂的比例和热力学过程获得了低温稳定的伪立方多晶薄膜,实现了光电转换效率高达13.03%的柔性太阳能电池,其效率稳定性超过一个月以上。其研究为实现高效、稳定的柔性钙钛矿太阳能电池提供了一条新的方法和思路。这个研究工作于2016年6月在国际重要期刊Nano Energy(影响因子10.32)中发表。第一作者为其博士生郗俊,题目“钙钛矿a-FAPbI3的生长动力学及其高效稳定的柔性太阳能电池”(Jun Xi, Zhaoxin Wu, et al,Nano Energy,DOI:10.1016/j.nanoen.2016.06.007)。(西安交大为第一作者单位以及唯一通信作者单位)

同时 ,吴朝新教授团队提出了一种新型制备钙钛矿薄膜的方法“微流反溶剂法”,且获得了平均粗糙度小于2 nm的超平整钙钛矿薄膜,是国际上报道的最平整的钙钛矿薄膜,并且免去了高温退火工艺,最终实现光电转换效率为15.98%的高效反向平面异质结钙钛矿太阳能电池,在此类低温工艺中,取得仅次于国际已报道的最好成果。这一成果于2016年5月于国际重要期刊Journal of Materials Chemistry A影响因子7.44中论文“微流反溶剂法制备超平整钙钛矿薄膜及其高效反向平面异质结钙钛矿太阳能电池”(Bin Xia, Zhaoxin Wu, et al,J. Mater. Chem. A, 2016,4, 6295-6303。文章也因此被推荐为当期的封面文章,其硕士生夏彬为第一作者。(西安交大为第一作者单位以及唯一通信作者单位)

论文链接 http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ta/c6ta00253f

在此前,吴朝新教授课题组也对低温钙钛矿薄膜制备及其太阳能电池做了深入的研究。其2015 年分别从通过“叠层传输层”的优化,解决了两步法制备钙钛矿薄膜粗糙度的问题(Hua Dong, Zhaoxin Wu* et al.,Chem. Comm., 2015, 43: 8986-8989.IF: 6.834);以及通过控制浸泡条件对钙钛矿颗粒的形貌和尺寸调节,实现高质量钙钛矿薄膜(Jun Xi, Zhaoxin Wu* et al.,Nanoscale, 2015, 7: 10699-10707, IF: 7.394)等对低温反型平面异质结钙钛矿太阳能电池进行了深入的研究。在2014年,吴朝新教授与北大龚旗煌院士和肖立新教授合作对溶液“两步法”钙钛矿薄膜制备进行了深入的研究,发展了有效调控钙钛矿晶型与尺寸的方法,从而提高光捕获和载流子传输,提高电池效率。其研究工作之一 (Chem. Comm., 2014,50, 12458, IF: 6.834) 文章被选为当期封底文章。以及入选ESI高被引用论文。此项工作同时获得“OF week 太阳能光伏网”以及 “新杂志在线”杂志等多家媒体的报道,入选“2014年十大太阳能光伏前沿技术盘点【独家】”等。


网址如下:http://solar.ofweek.com/2014-12/ART-260008-8500-28913609_5.html?from=singlemessage&isappinstalled=0;http://www.xincailiao.com/html/weizixun/xianjinjiegoucailiao/2015/0104/1887.html

2016-06-08
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