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亚博app安全有保障|西安交大钙钛矿太阳能电池研究取得新进展

 


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本文摘要:有机-无机杂化钙钛矿材料由于具备吸收系数低,激子束缚能较低和载流子寿命长,且元素储量非常丰富和价格低廉等优点,早已很快沦为光电器件研究领域的“宠儿”。

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有机-无机杂化钙钛矿材料由于具备吸收系数低,激子束缚能较低和载流子寿命长,且元素储量非常丰富和价格低廉等优点,早已很快沦为光电器件研究领域的“宠儿”。近年来,科研人员使用有机-无机杂化钙钛矿材料作为光吸收层,在太阳能电池方面的研究获得了巨大成功,其光电切换效率从2009年的3.8%激增到2019年的25.4%(甚至超过实验室28%的切换效率:28%,钙钛矿电池又打破记录!),该效率早已多达目前所有薄膜太阳能电池效率。

在薄膜钙钛矿太阳能电池如火如荼发展的同时,钙钛矿量子点因其闪烁波长固定式、窄带升空、量子效率高等特点,也引发了一股研究热潮。研究人员找到,通过掌控钙钛矿纳米晶的形貌与尺寸,可调节其能级结构和光电性能。

将钙钛矿量子点引进到太阳能电池中,不仅可提升对太阳光的利用率,还能避免钙钛矿薄膜中通过混合卤化物调节带上隙所引发的组分偏析和效率不平稳等问题。虽然钙钛矿太阳能电池的种种得天独厚的优势使其在基础研究和商业化领域沦为一匹黑马,但由于钙钛矿材料在干燥环境和光照条件下具备较好的环境稳定性,更容易再次发生分解成并导致电池效率减少或过热,钙钛矿太阳能电池的商业化道路进展依旧较慢。为取得高效平稳的钙钛矿太阳能电池器件,西安交通大学电信学部阙文建教授牵头美国布朗大学ChenOu博士团队、NitinP.Padture与YuanyuanZhou教授团队,使用阳离子交换法制备Cs1-xFAxPbI3钙钛矿合金量子点,将其沉积在FAPbI3薄膜表面,构成具备丰铯表面的光吸收层,可增加电池器件中光生载流子的填充。与FAPbI3薄膜装配的太阳能电池比起,Cs1-xFAxPbI3量子点标记的FAPbI3基太阳能电池的环境稳定性获得了明显提升。

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钙钛矿量子点通过与相近组分的薄膜互相融合,为制取高效平稳的钙钛矿太阳能电池获取了一种新的有可能。上述研究成果以《量子点诱导丰铯表面强化甲脒铅碘基钙钛矿太阳能电池稳定性》(Quantum-Dot-InducedCesium-RichSurfaceImpartsEnhancedStabilitytoFormamidiniumLeadIodidePerovskiteSolarCells)为题公开发表在ACSEnergyLetters期刊上,该期刊为美国化学协会旗下的国际能源领域顶级期刊,近期影响因子为16.3。阙文建教授自2006年从新加坡归国任教后,其团队仍然致力于太阳能可持续转换成其它清洁能源的研究,目前在新型太阳能电池光电切换领域已公开发表系列高水平的学术成果。

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此论文的公开发表,受到了国内外专家的高度注目和充分肯定。本研究由西安交通大学电信学部阙文建教授团队发动并和美国布朗大学ChenOu博士团队、NitinP.Padture与YuanyuanZhou教授团队合作已完成。西安交通大学电信学部为第一通讯单位,电信学部阙美丹博士为第一作者,美国布朗大学工程系戴政泓博士生为联合第一作者,西安交通大学阙文建教授和美国布朗大学NitinP.Padture教授,YuanyuanZhou博士,OuChen博士为本文的通讯作者。


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