韩礼元团队钙钛矿太阳电池最新进展

mifeng

锡钙钛矿具有优异的光电特性及较低的毒性，在近期获得广泛关注。作为一种新开发的钙钛矿太阳电池，其效率仍远远低于铅钙钛矿（<10%），主要原因主要包括以下两个方面。首先，相比于铅钙钛矿，锡钙钛矿结晶速度更快，结晶过程难以控制，结晶质量较差。此外，锡基钙钛矿中的二价锡离子容易被氧化为四价锡离子，失去光活性。如何解决以上两个问题是提升锡基钙钛矿太阳电池性能的关键。
       有鉴于此，韩礼元教授团队近期于国际一流期刊Nature Communications发表了非铅钙钛矿太阳电池的最新进展，通过双添加剂方法在改善了锡钙钛矿结晶，并在钙钛矿表面生成非晶层，构成稳定的非晶/钙钛矿多晶异质结结构，起到阻挡器件内部离子移动与外部氧气的作用。

图1 锡钙钛矿结晶表征

       X射线衍射谱表明，双添加剂改善了锡钙钛矿结晶。小角掠入射X射线衍射表明，双添加剂制备的锡钙钛矿表面自发形成了一层非晶层。由透射电镜可直观看出此非晶结构与锡钙钛矿多晶构成了非晶/钙钛矿多晶异质结结构。

图2 锡钙钛矿薄膜稳定性

        经X射线衍射谱与X射线光电子能谱分析，具有非晶/钙钛矿多晶异质结结构的锡钙钛矿薄膜在空气中，光照下均表现出更好的稳定性；表明非晶层具有良好的阻挡水氧的能力。

图3 器件性能

       基于反式钙钛矿器件结构，获得10.4%的光电转换效率，工艺具有更高的重复性，并进一步获得了首个权威机构准稳态认证效率（10.08%），在一个标准太阳光强下连续工作1000小时后，仍然保有初始效率的95%。
      文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16561 6?utm_source=other&utm_medium=other&utm_content=null&utm_campaign=JRCN_2_DD01_CN_NatureRJ_article_paid_XMOL#Sec13
      文章来源：上海交通大学
      韩礼元，日本国立物质材料研究所研究员，上海交通大学讲席教授。1988年博士毕业于日本大阪府立大学应用化学专业；1990-1993年，日本Dainippon Ink & Chemicals Inc公司助理研究员；1993—2008年，夏普公司研究所负责染料敏化太阳能电池的研究开发；2008年—至今，日本物材研究所下一代太阳能电池中心主任。