上海交大韓禮元團隊在高效穩定鈣鈦礦太陽能電池模塊研究獲進展

2020-12-28 網易

2020-12-27 11:22:09　來源: 新材料科訊

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　　近日，上海交通大學材料科學與工程學院金屬基複合材料國家重點實驗室教授韓禮元、副教授陳漢團隊在高效穩定大面積模塊研究方面取得重要進展，相關論文「A Scalable Integrated Dopant-Free Heterostructure to Stabilize Perovskite Solar Cell Modules」 以上海交通大學為第一單位發表於國際能源領域旗艦期刊《Advanced Energy Materials》（影響因子：25.245）。

　　

　　此次，該團隊延續在高效穩定性大面積鈣鈦礦電池上的進展 （Nature 2017, 550, 92–95; Joule 2019, 3, 1–3; Advanced Energy Materials. 2020, 1903487），選用帶有不同官能團的矽氧烷，在鈣鈦礦表面構建了覆蓋性優良的橋接氧化石墨烯（BJ-GO）超薄納米片層，通過配位鍵鈍化鈣鈦礦表面鉛缺陷，通過緊湊的二維網絡在物理上抑制了滷素離子的遷移，從而保證了空穴傳輸層穩定的p型半導體性質與空穴提取及傳輸能力。

　　

　　圖1.可擴展BJ-GO薄膜表徵。(a) 鈣鈦礦表面TEOS-GO、MPTES-GO和APTES-GO層示意圖；(b)其在鈣鈦礦表面的SEM圖像

　　進一步地，研究者製備了可規模化的無摻雜異質結，該結構由富碘表面的無甲銨鈣鈦礦吸光層、橋連的超薄BJ-GO納米片中間層以及無摻雜的空穴傳輸層組成。最終，採用這種無摻雜異質結的大面積鈣鈦礦電池模組 (35.80 cm2) 獲得15.3%的第三方認證光電轉換效率。封裝的鈣鈦礦模塊經過1000小時的85oC和85%相對溼度的溼熱試驗後，其效率仍舊保持初始效率的91%以上；且在最大功率點連續光照1000小時後，相對初始效率也保有90％以上。本研究為可擴展界面工程提出了一種新的二維網絡策略，並為穩定的鈣鈦礦電池進一步鋪墊了道路。

　　

　　圖2基於無摻雜異質結的模塊性能。(a-b)模塊示意圖；(c-d)對照組模塊和BJ-GO模塊的I-V特性；(e-f)封裝模塊穩定性表徵

　　本論文的第一作者是材料學院2018級碩士生沙勇明，通訊作者為陳漢和上海黎元新能源科技有限公司畢恩兵。該工作得到了國家重點研究開發計劃 （2018YFB1500104），上海市自然科學基金 （17ZR1414800、20ZR1424900），國家自然科學基金 （11574199, 11674219、11834011、51902198），國家創新人才博士後計劃 （BX201700302），國家博士後基金會 （2018M640388）和包頭-上海交大創新引導基金（17H100000514）。

　　來源：上海交大

　　論文連結：

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003301

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