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应用技术所在钙钛矿太阳电池方面的研究取得新进展(一)

作者:张旭辉   发布时间:2017-01-11   来源:新能源中心

近期,我所潘旭课题组在一步法制备高连续性钙钛矿太阳电池电子传输层方面取得新进展。相关研究结果发表于《美国化学会应用材料及界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)上。

相对于平板钙钛矿太阳电池,介孔钙钛矿太阳电池更加稳定,但其在导电基底先要制备致密空穴阻挡层,然后再制备介孔层,后续还需要进行TiCl4溶液或其他的一些修饰处理,这些都导致了介孔钙钛矿太阳电池的制备过程相对复杂和电池的一致性相对较差。

该研究组张旭辉博士等针对上述问题,采用一步法制备TiO2致密介孔连续层(CCM)。通过一次旋涂致密介孔连续层前驱体溶液后退火处理,在导电基底上获得一层了下半部分致密上半部分为介孔的连续的致密介孔层(表面形貌及电池结构见图1ab),同时起到了空穴阻挡和充当电子传输骨架层的作用。特殊多孔洞介孔层的形成,更有利于钙钛矿层的沉积。由于致密空穴阻挡层和介孔层是一步法制备并且连续,没有传统介孔钙钛矿太阳电池致密空穴阻挡层和介孔层之间层与层的接触,因此更有利电子在TiO2膜内的传输,减少了电子复合,其光电转换效率从11.90%提高到15.76%。同时,由于CCM TiO2层更加均匀,制备相对于传统介孔钙钛矿电池大大简化,因此电池的一致性也得到了很大的提高(图1c)。相关研究成果,对今后发展新型高一致性介孔钙钛矿太阳电池具有一定的参考意义。

基于有机无机杂化钙钛矿材料(CH3NH3PbX3)制备的钙钛矿太阳电池效率自2009年从3.8%增长到目前的22.1%,因其较高的光吸收系数,较低的成本及易于制备等优势获得了广泛关注。

上述研究得到了国家重点基础研究发展计划(973)项目和国家自然科学基金的支持。