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雜化鈣鈦礦光伏電池研究又有新進(jìn)展!

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1161次  |  2020年04月21日  

最近,有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦型(CH3NH3PbI3)太陽能電池由于高吸收系數(shù)、平衡的電子空穴遷移率、可調(diào)控的帶隙、極高的量子發(fā)光效率和較大的缺陷容忍度等一系列特點(diǎn)使得此類電池的光電轉(zhuǎn)化效率在短短5年之內(nèi)超過了20%。但是此類電池在潮濕環(huán)境下易發(fā)生水解,使電池失效,電池的長期穩(wěn)定性成為困擾其商業(yè)化的瓶頸和難點(diǎn)所在。


近期,由物理學(xué)院俞大鵬教授領(lǐng)導(dǎo)的北京大學(xué)納米結(jié)構(gòu)與低維物理研究團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)的趙清副教授等設(shè)計(jì)了一種鈣鈦礦電池的新結(jié)構(gòu),將長鏈吸濕性PEG分子作為聚合物骨架引入到鈣鈦礦材料吸光層中,長鏈PEG分子構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)使鈣鈦礦材料成膜質(zhì)量顯著提高,電池光電轉(zhuǎn)化效率和重復(fù)性得到顯著提高,最高效率可達(dá)16%。


該種電池在100攝氏度溫度下一步法即可完成,制備方法簡單易行,易于推廣。由于PEG分子的超強(qiáng)吸濕性,聚合物骨架鈣鈦礦電池在濕度環(huán)境下的穩(wěn)定性得到顯著提升:沒有任何封裝的電池器件在異常潮濕環(huán)境中(70%相對濕度)展現(xiàn)出超過300小時(shí)的穩(wěn)定性。


不僅如此,聚合物骨架鈣鈦礦電池展現(xiàn)出神奇的自修復(fù)功能:鈣鈦礦材料和電池在被水解破壞后,1分鐘內(nèi)可迅速自修復(fù)回到原來的電池狀態(tài)和電池效率。研究表明,由于PEG與鈣鈦礦材料中的甲胺離子具有很強(qiáng)的相互作用,使水解后的碘化鉛與甲胺碘可原位再次生成鈣鈦礦材料,展現(xiàn)出電池材料和效率均可自修復(fù)的功能。


這種新型聚合物骨架結(jié)構(gòu)使鈣鈦礦電池對水破壞性和潮濕環(huán)境的耐受度大大增強(qiáng),極大提高了電池在濕度環(huán)境下的穩(wěn)定性,解決了鈣鈦礦電池害怕水汽和電池效率在潮濕環(huán)境下會(huì)迅速減退的應(yīng)用難題,展現(xiàn)出神奇的自修復(fù)功能,為今后鈣鈦礦電池商業(yè)化提供了一條新思路,具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。


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