中科院上海应用物理研究所NanoEnergy:钙钛矿薄膜表面结晶晶相优化-意甲外围

日期:2021-09-01 11:51:02 | 人气: 88578

中科院上海应用物理研究所NanoEnergy:钙钛矿薄膜表面结晶晶相优化-意甲外围 本文摘要:章节近年来,钙钛矿太阳能电池以其更为洗手、便于应用于、生产成本低和效率高等明显优点,很快沦为国际上科研和产业注目的热点。

意甲外围

章节近年来,钙钛矿太阳能电池以其更为洗手、便于应用于、生产成本低和效率高等明显优点,很快沦为国际上科研和产业注目的热点。要构建此类器件的市场化应用于必须更进一步解决问题钙钛矿薄膜质量无法掌控、缺失态密度低以及器件延缓效应等一系列问题,尤其是研究指出钙钛矿晶体结构中的微小缺失不会阻碍光能转化成为电能,是容许钙钛矿太阳能电池转化成效率和稳定性的关键因素。成果概述近日,中国科学院上海应用于物理研究所高兴宇研究员(通讯作者)、杨迎国助理研究员(第一作者)、冯尚蕾副研究员(共一)和苏州大学李萌博士(共一)等研发出有一种新型钙钛矿薄膜表面钝化工艺,很大增加钙钛矿薄膜尤其是其表面的微小缺失,大幅度提高甲胺铅碘(MAPbI3)恩器件的光电效率超过19.94%,涉及研究结果以“EnormouslyimprovedCH3NH3PbI3filmsurfaceforenvironmentallystableplanarperovskitesolarcellswithPCEexceeding19.9%”为题公开发表在该领域国际权威期刊Nanoenergy上。

研究人员利用上海光源BL14B散射线站的表面散射观测到传统反溶剂方法制取的钙钛矿薄膜表面结晶呈现出多重孪晶,是制约其器件光电切换效率和稳定性的关键因素。鉴于此,他们研发了一种“缺失较慢补偿”工艺,即在钙钛矿薄膜制取中的反溶剂处置环节加到卤素源碘化氢,使用多种实时电磁辐射和常规密切相关技术实验研究证明钙钛矿薄膜表面结晶获得有效地腐蚀,呈现纯相结晶、无针孔、化学元素产于皆一、表面势产于梯度小等优点,从而大幅度提高甲胺铅碘基钙钛矿太阳能电池的光电切换效率及器件在湿度、冷却条件下的环境稳定性。有意思的是,使用该工艺制取的柔性钙钛矿太阳能电池独自形变环境下也能维持很高的性能稳定性,而更进一步的实时电磁辐射原位剪切实验证实这与薄膜表面晶粒的密切缚联成、缺失大幅度较较少密切相关。

文章最后从标记化学的角度说明了其反应机制。图文简介图1钙钛矿薄膜钝化工艺及器件光电转化成性能a)“缺失较慢补偿”工艺流程图;b-f)HI加到比例自由选择及器件J-V输入;g)器件SEM横截面。图2钙钛矿薄膜微结构的实时电磁辐射掠入射XRD密切相关a)和c)参照钙钛矿薄膜表面和体的实时电磁辐射掠入射二维XRD图;b)和d)加到1.25vol%氢碘酸处置后的钙钛矿薄膜表面和体的实时电磁辐射掠入射二维XRD图;e-i)薄膜的结晶、晶面择优取向及晶面填充情况对比分析。

图3优化前后钙钛矿薄膜表面形貌、元素产于、表面势产于情况a-b)加到1.25vol%氢碘酸优化处置前后钙钛矿薄膜的SEM表面形貌对比;c-f)加到1.25vol%氢碘酸优化处置前后钙钛矿薄膜的电子探针分析;g-h)加到1.25vol%氢碘酸优化处置前后钙钛矿薄膜的SKPM分析。图4优化前后钙钛矿薄膜和器件的环境稳定性对比a-d)加到1.25vol%氢碘酸优化处置前后钙钛矿薄膜在湿度环境下的实时电磁辐射XRD测试及互为改变分析;e-f)薄膜SEM表面形貌对比;g)优化处置前后的器件效率波动对比。图5优化前后的柔性钙钛矿薄膜和器件的机械稳定性对比a-b)加到1.25vol%氢碘酸优化处置前后柔性钙钛矿太阳能电池的性能随另加载力的进化对比;c)柔性钙钛矿太阳能电池的实时电磁辐射原位剪切XRD实验装置;d-g)优化处置前后柔性钙钛矿太阳能电池的内部的钙钛矿晶体结构随另加载力的进化对比。小结研究人员通过“缺失较慢补偿”法制取出有了高质量的钙钛矿薄膜,即单相结晶、无针孔、化学元素产于皆一、表面势产于梯度小等,将甲胺铅碘钙钛矿太阳能电池的光电切换效率提高至19.94%,并且器件的湿度、冷及力学稳定性也获得大幅度提高。

该工作将为钙钛矿太阳能电池的产业化获取最重要的实验和理论承托,也有助可穿着柔性器件的研发。


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