有价值的参考 我科研团队为绿色钙钛矿太阳能电池设计提供新思路

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日期:2020-04-28 15:08:17    来源:科技日报    

4月27日,记者从电子科技大学获悉,该校科研团队通过应用不同烷基链长的间隔阳离子设计了绿色的新型二维锡基钙钛矿光伏材料,并揭示了烷基链长在薄膜晶体生长与稳定性上的重要作用,为实现绿色、稳定的钙钛矿太阳能电池提供了新思路,相关成果已于日前发表在国际著名期刊《美国化学学会能源快报》。

研究团队成员、电子科技大学教授刘明侦说,新型锡基钙钛矿光伏材料兼具毒性低、光吸收范围宽、载流子迁移率高等优势,成为近年来开发新型绿色太阳能电池的良好选择。但该材料体系中的二价锡离子在空气中容易自发氧化成四价锡离子,其氧化过程严重破坏了钙钛矿结构的电中性和稳定性,极大地抑制了太阳能电池的光伏性能。为解决这一问题,科研人员试图通过引入不同有机间隔阳离子来调控钙钛矿维度结构,从而提高钙钛矿电池的稳定性和光伏性能。然而,一直以来有机间隔阳离子的结构与尺寸在调节晶体取向,和保护二价锡离子不被氧化方面的作用机制不清楚,这对设计高效稳定的钙钛矿太阳能电池造成了严重阻碍。

为此研究团队设计了一系列具有不同烷基链长度的二维锡基钙钛矿,结果发现较短烷基链的阳离子更有利于生长垂直取向且均一相分布的晶粒,有序的晶体结构抑制了二价锡离子的氧化并显著提升了电荷传输效率。反之,长链烷基阳离子使钙钛矿晶体生长取向趋向无序化,相应钙钛矿材料的稳定性与电荷输运性质显著降低。随后,科研团队建立了相应的晶体生长模型,为进一步设计高效稳定的锡基钙钛矿材料提供了方向指引。刘明侦表示,该研究揭示了烷基链长度在稳定锡基钙钛矿薄膜中发挥的重要作用,为进一步实现高效、稳定且环境友好的钙钛矿太阳能电池提供了有价值的参考。(陈振鹏 记者 盛利)

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