物質學院陳剛課題組研制出一種新型高效穩定的二維鈣钛礦太陽能電池

時間:2019-08-23浏覽:10設置

近日,我校物质学院陈刚教授课题组在钙钛矿太阳能电池的制备与机理探究方面再次取得重要进展。他们通过创新性地引入一种季胺有机阳离子,制备了新型二维钙钛矿薄膜,进而通过对薄膜内部晶粒取向性的操控调节,实现了高性能高稳定性的二维钙钛矿太阳能电池的制备。目前,该成果以“A New Organic Interlayer Spacer for Stable and Efficient 2D Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells”为题,发表于国际知名学术期刊《Nano Letters》。


作爲一項顛覆性的新興光伏技術,近年來,鈣钛礦太陽能電池的光電轉換效率實現了長足發展。而其環境穩定性問題,即在高濕度/溫度條件下的退化問題嚴重制約了其進一步産業化應用。已有研究表明,在鈣钛礦晶體中引入長鏈有機陽離子,形成二維鈣钛礦結構可以有效提高此種材料的環境穩定性。而當前主要應用伯胺離子作爲長鏈有機陽離子間隔層,尚未對其進一步的優化做出有體系有目的的篩選。


在這一項研究中,陳剛教授團隊引入一種新型的有機長鏈季胺陽離子,首次制備了基于此種陽離子的二維鈣钛礦薄膜及器件。他們通過應用離子添加劑調控了二維鈣钛礦薄膜中的晶粒取向,並應用同步輻射X射線衍射技術證實了對晶體生長方式的成功操控。研究人員應用最優的離子添加劑濃度,進一步制備了高品質的二維鈣钛礦薄膜及對應的高效率高穩定性的二維鈣钛礦太陽能電池器件。此研究詳細闡述了氮原子點位不同取代程度對鈣钛礦薄膜及器件的影響,爲二維鈣钛礦中有機長鏈陽離子的選擇提供了系統性指導。


2017級上科大/上海理工聯合培養碩士研究生李智民和上海理工大學劉甯副教授爲論文並列第一作者,陳剛教授和孟轲副研究員爲共同通訊作者,上海科技大學爲第一完成單位。該研究得到了國家自然科學基金、上海市科委、上科大啓動經費及上海光源的大力支持。


文章鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b01652

(可點擊文末左下方“閱讀原文”)


PTA分子和其形成的二維鈣钛礦的結構示意圖


返回原圖
/