上海科大陳剛課題組在鈣鈦礦太陽能電池界面調控方面取得重要進展

2020-10-13 小材科研

近日，上海科技大學物質學院陳剛課題組在無甲胺鈣鈦礦太陽能電池的界面調控和機理研究方面再次取得重要進展。他們通過使用烷基胺鹽對三維鈣鈦礦薄膜表面進行後處理，獲得高效率、高穩定性的鈣鈦礦太陽能電池；同時利用同步輻射掠入射X射線衍射技術深入研究表面後處理形成界面層的成分和結構，進一步研究界面調控與器件性能之間的相互聯繫。目前，該成果以Interfacial Structure and Composition Managements for High-Performance Methylammonium-Free Perovskite Solar Cells為題，發表於國際知名學術期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）。

近年來，有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率進一步提升至25%以上。高性能鈣鈦礦太陽能電池中一般含有甲脒和甲胺等有機陽離子，然而甲胺遇熱易分解的特性導致其熱穩定性遠達不到商業化標準；此外鈣鈦礦/電荷傳輸層界面存在的大量缺陷態進一步制約了鈣鈦礦太陽能電池的發展。

圖 | 通過構築兩種類型界面層來提高無甲胺鈣鈦礦太陽能電池性能的基本機制示意圖

針對這一系列重要問題，陳剛團隊的科研人員選用烷基胺鹽（丙胺氫碘酸鹽或1,3-二胺基丙烷二氫碘酸鹽）對三維無甲胺鈣鈦礦薄膜表面進行後處理，在鈣鈦礦和電荷傳輸層之間構築界面層，提升無甲胺鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能。利用同步輻射掠入射X射線衍射、紫外光電子能譜、紫外-可見吸收光譜以及螢光光譜等技術，全面研究界面層的結構和組成，並從缺陷鈍化效果、能級匹配和薄膜疏水性等方面探討界面層的結構和組成與器件性能的關係。這項工作將同步輻射技術應用於功能材料研究，為實現高效穩定鈣鈦礦太陽能電池的製備提供了理論和實驗指導。

物質學院2017級碩士研究生黎順德為文章第一作者，陳剛為通訊作者，上海科技大學為唯一完成單位。該研究得到了國家自然科學基金、上海市科委、上科大啟動經費及上海光源的大力支持。

來源：上海科技大學

文章連結：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202005846

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