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最新Nature報道:鈣钛礦太陽能電池的又一個裏程牌

2019-07-18   來源:材料人

如今,基于金屬鹵化物-鈣钛礦的太陽能電池是最有前景的光電技術之一。在過去幾年裏,研究人員通過調整鈣钛礦的組成、優化設備結構以及使用新的封裝技術,從而大幅度的提高了這些器件的長期運行穩定性。然而,若是想進一步提高其長期運行的穩定性,則還需要進一步的改進鈣钛礦太陽能電池。其中,在鈣钛礦活性層中的離子遷移是最難調控的,特別是在光照和熱作用下。

今日,牛津大學的Henry J. Snaith、瑞典林雪平大學的高峰和Sai Bai(共同通訊作者)聯合報道了他們將離子液體加入到鈣钛礦薄膜中,接著再加入到正負本征光電器件中,提高了器件效率,並顯著提高了器件的長期穩定性。在70-75oC的模擬全光譜太陽光照射下,連續運行超過1800 h後,最穩定的封裝器件的性能僅下降了5%左右,並且評估器件下降到其峰值性能的80%,所需的時間約是5200 h。總之,該研究是在高強度條件下,研究長期運行、穩定的太陽能電池的代表,爲人類向更高可靠性鈣钛礦光電技術邁出了關鍵的一步。研究成果以題目爲“Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations”(題目有誤,正確題目請見原文鏈接)發表在國際頂級期刊Nature上。

【圖文解讀】

圖一、器件結構和表征

圖二、BMIMBF4在鈣钛礦活性層中的組成和對離子遷移的影響

圖三、薄膜穩定性與含有PbI2和BMIM-離子液體的相互作用

圖四、在全光譜太陽光和熱應力共同作用下的器件穩定性

綜上所述,作者提出了一種簡單、廣泛適用的方法,極大的提高了鈣钛礦太陽能電池長期運行的穩定性。該方法是邁向穩定的基于鈣钛礦光電技術的又一個裏程碑,並且可能適用于使用金屬鹵化物鈣钛礦的其他光電應用。

文獻鏈接:Planar perovskite solar cells with long-term stability using ionic liquid additives (Nature, 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-1357-2)

 

來源:材料人