實現低電壓損耗的高效倒置鈣鈦礦型太陽能電池

2021-01-07 科學網

實現低電壓損耗的高效倒置鈣鈦礦型太陽能電池

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/12/31 23:03:43

華中科技大學李忠安團隊開發了利用吡啶基無摻雜聚合物半導體實現低電壓損耗的高效倒置鈣鈦礦型太陽能電池的策略。相關研究成果發表在2020年12月28日出版的《德國應用化學》。

目前，倒置鈣鈦礦型太陽能電池（PVSCs）性能的進一步提高主要受到不利的非輻射複合（NRR）過程引起的高開路電壓（V OC）損耗的限制。

該文通過合理設計一種新型吡啶基聚合物空穴傳輸材料（簡稱PPY2）來同時降低鈣鈦礦結構內部和界面處的NRR過程，該材料具有與鈣鈦礦相適應的能級、高的空穴遷移率、有效鈍化不配位pb2+和碘缺陷以及促進形成高質量多晶鈣鈦礦薄膜的能力。

在沒有任何摻雜的情況下，使用PPY2作為熱媒的倒置PVSCs提供了令人鼓舞的PCE，高達22.41%，V OC損耗很小（0.40ev），是迄今為止報導的倒置PVSCs的最佳器件性能之一。此外，基於PPY2的非封裝器件表現出良好的長期光穩定性，在一個太陽持續照射500小時後，其PCE可保持到初始的97%以上。

附：英文原文

Title: Efficient Inverted Perovskite Solar Cells with Low Voltage Loss Achieved by a Pyridine‐based Dopant‐free Polymer Semiconductor

Author: Zhongan Li, Xianglang Sun, Zhen Li, Xinyu Yu, Xin Wu, Cheng Zhong, Danjun Liu, Dangyuan Lei, Alex K.-Y. Jen, Zonglong Zhu

Issue&Volume: 28 December 2020

Abstract: Currently, the further performance improvement for inverted perovskite solar cells (PVSCs) is mainly limited by the high open circuit voltage (  V  OC  ) loss caused by the detrimental non‐radiative recombination (NRR) processes. Herein, we report a simple and efficient way to simultaneously reduce the NRR processes inside perovskite and at the interface by rationally designing a new pyridine‐based polymer hole transporting material (HTM), i. e.  PPY2  , which exhibits suitable energy levels with perovskites, high hole mobility, effective passivation of the uncoordinated Pb  2+  and iodide defects, as well as the capability of promoting the formation of high quality polycrystalline perovskite film. In absence of any dopants, the inverted PVSCs using  PPY2  as the HTM deliver an encouraging PCE up to 22.41% with a small  V  OC  loss (0.40 eV), among the best device performance for inverted PVSCs reported so far. Furthermore,  PPY2  ‐based unencapsulated devices show an excellent long‐term photostability, and over 97% of its initial PCE can be maintained after one sun constant illumination for 500 h.

DOI: 10.1002/anie.202016085

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202016085

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