作者:王睿等 来源:《焦耳》 发布时间:2024/2/23 10:11:40
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西湖大学研究改变钙钛矿电池钝化效果

 

西湖大学工学院特聘研究员王睿实验室公布了最新成果——强π-共轭型路易斯碱钝化剂重度钝化钙钛矿表面、用于长久稳定基于spiro-OMeTAD的正式器件。近日,相关研究成果在线发表于《焦耳》。

该研究通过设计分子共轭面积,增强分子间的π-π相互作用,以最大限度地抑制高浓度下钝化剂分子对钙钛矿晶格的侵蚀,同时最大程度地形成有序的π-π堆砌,保证界面电荷的顺利传输。

王睿实验室中的钙钛矿电池样品。课题组供图

他们发现了一种熟悉的“老分子”的“新性质”:作为钙钛矿电池的缺陷钝化剂,能在高浓度下使用、不会“损伤”电池性能;这样,随着器件运行时间的延长,储备的钝化剂分子能够继续“处理”电池运行后新产生的缺陷,从而提高器件的使用寿命。

在使用一系列分子作为电池钝化剂的测试实验中,研究团队察觉到了有一类分子,电池对它的浓度“不敏感”:具有最强π共轭的三联吡啶分子。三联吡啶分子的特性能在不降低电池器件性能的情况下,对钙钛矿进行高浓度钝化,从而大大提高了钝化效果的耐久性。因此,经三联吡啶钝化的钙钛矿器件,它的光电转换效率,对所使用的钝化剂浓度依赖小。

在钙钛矿太阳能电池界,“评优”的指标有两项:光电转换效率和器件稳定性。王睿团队开发的新型钝化剂的钙钛矿电池,其实验数据显示,经过三联吡啶处理的钙钛矿表面器件表现出高达25.24%的光电转换效率以及出色的器件稳定性,在一个太阳光照下运行2664小时后仍保持90%的初始效率。这个成绩贴近但并未打破最高纪录——目前,最新报告的小面积器件光电转化效率的纪录是26%。

但它更突出的价值,是引导业界关注钙钛矿电池钝化效果的持久性;同时,三联吡啶分子作为钝化剂的思路,也为业界送出了一块探路的“砖”,将为更多科研人员继续设计浓度无敏感型的钝化剂提供指导。

论文第一作者为西湖大学工学院助理研究员王思思,复旦大学博士后姚沧浪为共同第一作者。王睿、浙江大学研究员薛晶晶为共同通讯作者。(来源:中国科学报 温才妃)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.01.020

 
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