國(guó)家納米中心在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池界面修飾研究中取得進(jìn)展

時(shí)間:2018-04-24 11:16來(lái)源:中科院 作者:綜合報(bào)道
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  近日,中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心周惠瓊課題組將生物聚合物肝素鈉引入到鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的陰極界面,在TiO2和MAPbI3層之間起到分子橋梁的作用,鈍化了界面缺陷,并同時(shí)改善了器件的效率和穩(wěn)定性。該研究結(jié)果日前以A Biopolymer Heparin Sodium Interlayer Anchoring TiO2 and MAPbI3 Enhances Trap Passivation and Device Stability in Perovskite Solar Cells 為題在線(xiàn)發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)雜志上。
 
  近年來(lái),有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因其高效廉價(jià)的特性,引發(fā)了能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的研究熱潮。然而,活性層或界面的缺陷可以嚴(yán)重影響鈣鈦礦電池的器件性能和穩(wěn)定性。
 
  周惠瓊課題組將肝素鈉分子橋聯(lián)了TiO2和MAPbI3層,研究其對(duì)缺陷鈍化和器件衰減的影響。該界面層的引入同時(shí)鈍化了鈣鈦礦活性層內(nèi)的本體缺陷以及TiO2/MAPbI3界面之間的界面缺陷,從而將器件效率從17.2%提高到20.1%,并抑制了電滯回線(xiàn)現(xiàn)象和缺陷誘發(fā)的電荷復(fù)合。修飾后的器件穩(wěn)定性也得到了很大的提高,在空氣中放置70天后,依然保持了85%的起始效率。DFT理論計(jì)算表明肝素鈉分子通過(guò)多種功能基團(tuán) (-COO-, -SO3-, or Na+) 與TiO2中的Ti4+,以及MAPbI3中的Pb2+和I-發(fā)生相互作用。這項(xiàng)研究闡述了一種高度簡(jiǎn)易可行的、利用生物分子提高器件性能的鈣鈦礦電池界面修飾策略。
 
 

 
  該項(xiàng)研究是周惠瓊課題組前期研究工作 (Chem. Eur. J. 2017, 23, 18140) 的進(jìn)一步拓展,與國(guó)家納米中心的施興華課題組(理論計(jì)算)、裘曉輝課題組(開(kāi)爾文探針測(cè)試)以及北京航空航天大學(xué)的張淵課題組(器件物理測(cè)試)通力合作,研究工作得到了中科院百人計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
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文章標(biāo)簽: 太陽(yáng)能電池 鈣鈦礦 界面
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