涂用廣&朱瑞&吳季懷Angew：降低能量無(wú)序度，實(shí)現(xiàn)低烏爾巴赫能高效PSCs

主要內(nèi)容

鈣鈦礦材料內(nèi)部存在的高度無(wú)序狀態(tài)，會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的載流子非輻射復(fù)合現(xiàn)象。這種復(fù)合現(xiàn)象會(huì)直接導(dǎo)致光伏器件的能量出現(xiàn)損失。目前，學(xué)界對(duì)于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中能量無(wú)序度的調(diào)控機(jī)制，以及能量無(wú)序度與開(kāi)路電壓損失（Voc, loss）之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，認(rèn)知尚不夠全面和深入。

在此背景下，華僑大學(xué)吳季懷教授、北京大學(xué)朱瑞教授和西北工業(yè)大學(xué)涂用廣教授帶領(lǐng)各自團(tuán)隊(duì)開(kāi)展聯(lián)合研究。研究過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)采用原位生成氨氣（NH?）的方法，成功對(duì)鈣鈦礦的結(jié)晶過(guò)程實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)調(diào)控，進(jìn)而顯著提升了鈣鈦礦材料的能量有序度。密度泛函理論計(jì)算結(jié)果表明，NH?分子中N原子的孤對(duì)電子會(huì)與Pb2?發(fā)生配位作用。這一作用使得鉛空位（VPb）、Pb占據(jù)I位（PbI）以及I占據(jù)Pb位（IPb）等缺陷的形成能分別大幅提升至5.61 eV、0.37 eV和4.09 eV。

最終，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出能量高度有序的鈣鈦礦薄膜，其烏爾巴赫能量低至23.7 meV。基于該薄膜制備的優(yōu)勝器件，開(kāi)路電壓損失降低了50 mV以上，實(shí)現(xiàn)了1.182 V的開(kāi)路電壓（Voc），光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達(dá)26.26%。在嚴(yán)格遵循國(guó)際光伏測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（ISOS - D）的條件下，該器件在氮?dú)猸h(huán)境中儲(chǔ)存1100小時(shí)后，仍能保持初始效率的95%以上；在65℃環(huán)境下儲(chǔ)存700小時(shí)后，依舊能維持初始效率的90%以上。此外，面積為5×5 cm2的微型組件實(shí)現(xiàn)了21.31%的光電轉(zhuǎn)換效率，這一成果代表了當(dāng)前鈣鈦礦光伏領(lǐng)域的**水平。

文獻(xiàn)信息

Reducing Energetic Disorder for High-Efficiency Perovskite Solar Cells with Low Urbach Energy by in Situ NH3 Generation

Chuanzhen Shang, Duo Qu, Zheng Bao, Chenyun Wang, Qiangqiang Zhao, Chunsheng Li, Bin Zhou, Xuemeng Wang, Ruilin Han, Shasha Wang, Wenying Zhao, Prof. Kai Wang, Prof. Jiangang Liu, Dr. Xiaoyu Yang, Prof. Zhang Lan, Dr. Jiang Wu, Prof. Weidong Xu, Prof. Jihuai Wu, Prof. Rui Zhu, Prof. Yongguang Tu

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202516464

- 產(chǎn)品咨詢及購(gòu)買(mǎi)請(qǐng)聯(lián)系我們 -