首篇!211发Science

学术   2024-11-03 10:18   陕西  

信息来源:iNature

钙钛矿太阳能组件(PSMs)表现出出色的功率转换效率(PCEs),但长期运行稳定性仍然存在问题。

2024年10月31日,华北电力大学丁勇等在Science杂志在线发表了题为“Cation reactivity inhibits perovskite degradation in efficient and stable solar modules”的研究论文,该研究发现在钙钛矿前驱体溶液中加入N,N-二甲基亚胺氯形成二甲铵阳离子,而以前未观察到的甲基四氢三嗪([MTTZ]+)阳离子有效地改善了钙钛矿薄膜。[MTTZ]+阳离子的原位形成提高了碘空位的形成能,增强了碘离子和铯离子的迁移能垒,抑制了非辐射复合、热分解和相偏析过程。优化后的PSMs孔径面积为27.2 cm2, PCE达到创纪录的23.2%,稳定PCE为23.0%。在85°C, 85%相对湿度,1.0太阳光照下,在最大功率点跟踪约1900小时后,封装的PSM保留了其初始PCE的87.0%。

高效率和长期稳定性是商用钙钛矿太阳能组件(PSMs)的基本要求。尽管PSMs的功率转换效率(PCEs)最近有所提高,但由湿气、热和光照等外部因素引起的退化问题需要解决。特别是,三维(3D)钙钛矿ABX3(其中A和B是各自位置的阳离子,X通常是卤化物阴离子)的热和光诱导相降解限制了PSMs的稳定性。
通过添加离子液体添加剂和Lewis酸碱掺杂剂以及使用表面钝化策略,已经取得了相当大的进展。然而,这些进步还没有达到商业应用的最低稳定性标准。一种lewis碱离子液体添加剂,1,3-双(氰乙基)咪唑氯([Bcmim]Cl),先前被用于抑制钙钛矿前驱体溶液的降解,并促进钙钛矿薄膜的均相,但[Bcmim]+阳离子不能掺杂到钙钛矿晶格中,因此在热应力下不能抑制钙钛矿的降解。因此,为了进一步加强安保管理基金的稳定性,需要一项综合战略,并结合基本的增强稳定机制。
[MTTZ]+和[DMA]+阳离子原位形成的机制(图源自Science
在这里,研究人员表明,在钙钛矿前驱体溶液中,[Dmei]+阳离子与MA+和FA+阳离子反应生成[DMA]+和[MTTZ]+阳离子。[MTTZ]+阳离子稳定了钙钛矿结构,增加了I-和Cs+离子的迁移势垒能,从而抑制了钙钛矿的降解和相偏析。此外,[MTTZ]+阳离子增加了碘空位的形成能,改善了薄膜的结晶度,从而降低了非辐射复合损失,增强了电荷输运,从而使PCE达到了创纪录的23.2%,并具有极高的稳定性。

文章转摘旨在学术传播,如涉及侵权问题,请联系我们将及时修改或删除




蔚青学者关注高层次人才求职和学术科研,我们建有各类交流群,群内分享最新招聘信息和科研动态。


添加下方微信,回复数字即可入群。

[蔚青小助理-客服微信]

回复1,进入蔚青学者【高校求职】交流群

回复2,进入蔚青学者【科研项目】交流群

回复3,进入蔚青学者【海外人才】交流群



点击[阅读原文],即可跳转至“蔚青学者网”

蔚青学者
青年学者学术生涯陪伴者
 最新文章