西安交大钙钛矿太阳能电池研究取得新进展
西安交通大学电信学部阙文修教授联合美国布朗大学Chen Ou博士团队、Nitin P. Padture与Yuanyuan Zhou教授团队,采用阳离子交换法合成Cs1-xFAxPbI3钙钛矿合金量子点,将其沉积在FAPbI3薄膜表面,形成具有富铯表面的光吸收层,可减少电池器件中光生载流子的复合。

有机-无机杂化钙钛矿材料由于具有吸收系数高,激子束缚能低和载流子寿命长,且元素储量丰富和价格低廉等优点,已经迅速成为光电器件研究领域的“宠儿”。近年来,科研人员采用有机-无机杂化钙钛矿材料作为光吸收层,在太阳能电池方面的研究取得了巨大成功,其光电转换效率从2009年的3.8%剧增到2019年的25.4%,该效率已经超过目前所有薄膜太阳能电池效率。在薄膜钙钛矿太阳能电池如火如荼发展的同时,钙钛矿量子点因其发光波长可调、窄带发射、量子效率高等特点,也掀起了一股研究热潮。研究人员发现,通过控制钙钛矿纳米晶的形貌与尺寸,可调节其能级结构和光电性能。将钙钛矿量子点引入到太阳能电池中,不仅可提高对太阳光的利用率,还能避免钙钛矿薄膜中通过混合卤化物调节带隙所引起的组分偏析和效率不稳定等问题。虽然钙钛矿太阳能电池的种种得天独厚的优势使其在基础研究和商业化领域成为一匹黑马,但由于钙钛矿材料在潮湿环境和光照条件下具有较差的环境稳定性,容易发生分解并造成电池效率降低或失效,钙钛矿太阳能电池的商业化道路进展依旧缓慢。

为获得高效稳定的钙钛矿太阳能电池器件,西安交通大学电信学部阙文修教授联合美国布朗大学Chen Ou博士团队、Nitin P. Padture与Yuanyuan Zhou教授团队,采用阳离子交换法合成Cs1-xFAxPbI3钙钛矿合金量子点,将其沉积在FAPbI3薄膜表面,形成具有富铯表面的光吸收层,可减少电池器件中光生载流子的复合。与FAPbI3薄膜组装的太阳能电池相比,Cs1-xFAxPbI3量子点修饰的FAPbI3基太阳能电池的环境稳定性得到了显著提高。钙钛矿量子点通过与相似组分的薄膜相互融合,为制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池提供了一种新的可能。

 

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