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我校化工学院团队破解钙钛矿太阳能电池应用难题
2021-07-06 史彦涛  化工学院

钙钛矿太阳能电池(简称PSCs)是当今光伏领域研究前沿,柔性PSCs由于重量轻、可弯曲折叠、表面结构适应性强等优点,能够与户外装备、建筑物、交通运输工具、电子设备等结合,具有广阔应用前景。然而,由缺陷导致的电荷复合造成的严重能量损失,限制了柔性PSCs性能提升。同时,柔性PSCs在应力作用下的机械稳定性问题仍未得到有效解决。近日,我校化工学院史彦涛教授团队与美国布朗大学Nitin P. Padture教授团队合作,通过表面钝化并运用断裂力学基本原理发展出了一种协同策略,有效解决了以上问题。

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我校史彦涛教授团队最新成果作为封面文章发表于能源类顶级期刊Joule

研究团队通过在3D钙钛矿表面和晶界原位形成低维(LD)钙钛矿,构筑出了一种新型LD/3D结构。该结构中,LD钙钛矿一方面能够有效钝化深能级缺陷并减少电荷复合,显著提升了器件光电转换效率(21%,目前柔性PSCs最高效率之一)和长期稳定性(光照下持续工作800小时仍维持最初效率的90%);另一方面,LD钙钛矿的存在提高了薄膜的断裂能,有效提升了器件耐弯折性(连续弯折20000次仍维持最初效率的80%)。基于以上新策略,柔性PSCs光电转换效率、工作稳定性与机械稳定性(耐弯折性)获得了同时提升,这为柔性PSCs技术的发展以及未来商业化应用提供了有力支撑。

(A)LD/3D结构原位生长示意图;

(B)LD/3D与传统3D结构柔性PSCs稳态功率输出;

(C)器件光电转换效率分布统计图;

(D)器件的弯曲稳定性能测试结果。

该研究成果以“Flexible perovskite solar cells with simultaneously improved efficiency, operational stability, and mechanical reliability”为题发表在能源类重量级期刊Joule上(Joule, 2021, 5, 1587–1601),并被选为封面文章。我校博士后董庆顺为论文共同一作(排序第一),我校为第一作者和第一通讯单位。该研究工作获得了国家自然科学基金面上项目、青年基金,辽宁省自然科学基金,大连市科技创新基金和中国博士后科学基金等资助。

编辑:秦博昱


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