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谢亚红教授团队在高效碳基钙钛矿太阳能电池性能提升方面取得研究进展
2021-04-06 20:32   审核人:
       202124日,Chemical Engineering Journal(《化学工程期刊》)(2021,414:128878)发表了谢亚红教授团队在高效碳基钙钛矿太阳能电池光电性能提升方面的最新研究成果:“Promoting the hole extraction and interfacial performance with MOFs derived Co3O4@NC for efficient carbon-based perovskite solar cells”MOFs衍生Co3O4@NC用于提升高效碳基钙钛矿太阳能电池的空穴提取与界面性能)。

 

钙钛矿太阳能电池具有合适且可调的带隙、较强的太阳光谱吸收、长载流子传输距离等优良的光伏特性,迄今其光电转化效率已可与传统硅基太阳能电池相媲美。然而,这种电池通常需要昂贵的空穴传输层材料,蒸镀贵金属(AuAg)背电极,且钙钛矿吸光层对环境敏感,对设备要求高,限制了其大规模生产及商业化应用。用稳定性好、离子迁移阻碍性强、疏水且价格低廉、原料丰富的碳电极替代有机空穴传输材料和贵金属电极是提高PSCs稳定性和降低器件制备成本的一种有效途径。但是,碳电极的空穴选择性较差,界面接触不良会导致碳基钙钛矿太阳能电池的光电转化性能下降。

谢亚红教授团队通过在碳电极中引入MOFs衍生氮掺杂碳Co3O4纳米颗粒(Co3O4@NC)来调节电池能级排列和钝化钙钛矿晶界表面。研究结果显示插入Co3O4@NC无机空穴缓冲层有效促进了光生电荷的分离和提取,抑制了MAPbI3/ CE界面的电荷重组,从而提高了光伏性能。此外,研究还提出采用新型可控紫外臭氧(UVO)改性Co3O4@NC纳米颗粒的简单处理方法,进一步提高MAPbI3/ Co3O4@NC的界面性能,减少电池迟滞现象。结果还表明,优化后的碳基钙钛矿太阳能电池的最大光电转化效率达到14.63%,比之前未优化样品的光电转化效率(11.96%)提高了22.3%,且在空气中具有良好的长期稳定性。此工作对制备高效、稳定、廉价的碳基钙钛矿太阳能电池,推进钙钛矿太阳能电池的商业化和规模化进程具有重要的意义。

   

该研究得到新疆维吾尔自治区高校自然科学项目(XJEDU2020I006)、新疆维吾尔自治区重点实验室开放项目(2019D04006)、大连理工大学精细化工国家重点实验室开放项目(KF2004)和国家自然科学基金会(51662037)等资助。同时,也获得新疆大学石油天然气精细化工教育部/自治区重点实验室和化工学院的大力支持。

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