科学研究

 

1. 钙钛矿前驱液调控新策略实现20%效率太阳能电池

有机-无机杂化钙钛矿基太阳能电池(PSCs)近年来取得了令人瞩目的进展,实现了23%以上的能量转换效率(PCE)。然而,对于溶液法制备的钙钛矿薄膜,目前仍然缺乏对前驱体溶液中胶体的形成机制和调控策略的深入理解。Ran等人开发了一种晶面钝化策略来合成晶面比例、晶体尺寸可调的PbI2 材料,并利用其可调特性,实现了对PbI2溶液中PbI2胶体特性的调控。研究表明,采用具有不同形貌的PbI2材料,我们能够实现对PbI2胶体胶粒尺寸及其分布、PbI2薄膜表面形貌及其结晶取向、以及相应的MAPbI3钙钛矿薄膜光电性能的调控。相比于商用PbI2材料,采用优化PbI2为原料制备的钙钛矿太阳能电池器件的PCE 达到20.22%,并表现出更低的正扫-反扫迟滞效应。

 2. 成膜工艺调控实现高效非铅钛矿太阳能电池

在国际上率先发展了“蒸镀-旋涂”的钙钛矿薄膜低温制备工艺,同时这种低温薄膜制备工艺克服了锡基钙钛矿成膜的工艺难点,实现了高效的柔性非铅钙钛矿太阳能电池。在此基础上,进一步发展了一种对电池器件结构的双侧界面调控方法,同时实现了高质量二维-三维异质结锡基非铅钙钛矿薄膜和高效率、高稳定性的电池器件。器件的光电转换效率高达6.98 %,位于国际锡基非铅钙钛矿太阳能电池最高效率之列。两篇相关研究论文被ESI数据库收录为前1%高被引论文。

 3. 钙钛矿材料缺陷态形成机理与调控

作为一种半导体,钙钛矿材料的光电性能主要由晶相、掺杂类型、杂质、元素组成、晶体结构缺陷等多方面因素决定。因此,对钙钛矿材料晶体中缺陷形成机制的深入理解和对缺陷的高效调控,是进一步获得更高效、稳定的太阳能电池器件的关键。我们对钙钛矿材料中缺陷的起源、缺陷对钙钛矿材料特性的影响、缺陷的常用表征手段和缺陷的调控工程等方面系统总结了该研究领域的发展历程和最新的研究进展,同时也对该领域未来的重要发展方向进行了展望。相关综述文章在国际化学材料领域权威综述刊物Chemical Society Reviews上在线发表,题目为Defects in metal triiodide perovskite materials towards high-performance solar cells: origin, impact, characterization, and engineering

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