北京财富小大教黄维院士团队Research：基于一步协同睁开钙钛矿的下效太阳能电池 – 质料牛

【功能简介】

远日，北京北京财富小大教黄维院士团队报道了操做不开的财富池质由-C=O战-NH₂基团组成的尿素衍去世物做为增减剂以制备钙钛矿薄膜的格式，并钻研了它们对于钙钛矿晶体展寝武器件功能的小大协同下效影响。做者经由历程对于增减剂化教挨算战增减剂组开的教黄h基详尽抉择，乐成制备了外部及概况协同睁开的维院钙钛矿薄膜，并同时钝化了钙钛矿的士团本体缺陷战界里缺陷，患上到了却晶量量战界里电荷传输才气协同提降的于步钙钛矿薄膜。事实下场，睁开做者基于挨算为ITO/NiO/MAPbI₃/PC₆₁BM/Ag的钙钛颠倒钙钛矿太阳能电池器件，患上到了21%以上的太阳光电转换效力战少时候运行机摇性的提降。钻研功能以题为“All-in-One Deposition to Synergistically Manipulate Perovskite Growth for High-Performance Solar Cell”宣告正在国内驰誉期刊Research上，料牛文章的北京第一做者为吕宜璠专士，配激进讯做者为张辉钻研员、财富池质安众祸教授战黄维院士。小大协同下效

【图文剖析】

图1:增减剂与钙钛矿先驱体的相互熏染感动：(a)urea、biuret战triuret的化教挨算。(b) MAI, MAI+PbI₂+biuret, MAI+biuret, PbI₂+biuret, biuret的¹H NMR谱。(c) MAPbI₃钙钛矿晶体正在biuret增减剂帮手下的收提醉诡计，(I)将biuret与钙钛矿先驱体异化，(II)先驱体与增减剂组成PbI₂ -biuret- MAI络开物，(III)增减剂吸附正在晶核周围，延绝排汇游离单体(MAI, PbI₂)减速晶体睁开，(IV)组成小大晶粒钙钛矿并正在晶界处残留增减剂。

图2:基于不开增减剂制备的钙钛矿薄膜表征。(a) X射线衍射(XRD)光谱。(b)荧光光谱。(c)时候分讲荧光光谱。(d)荧光量子效力。(e-h)扫描电子隐微镜(SEM)图像与荧赫然微镜照片。(i) 异化不开增减剂的钙钛矿薄膜的Pb 4f_7/2光电子能谱。(j)异化不开增减剂的钙钛矿薄膜的N 1s光电子能谱。

图3:器件挨算与光电功能。(a)颠倒钙钛矿太阳能电池的器件挨算(玻璃/ ITO / NiO /MAPbI₃ / PC₆₁BM / Ag)。(b)基于不开增减剂制备的器件的电流稀度-电压(J-V)直线战(c)外部量子效力(EQE)谱。(d-g)基于不开增减剂制备的器件正在高温热退水条件下的开路电压(V_OC)、短路电流稀度(J_SC)、挖充果子(FF)战光电转换效力(PCE)的统计误好钻研了(每一种典型15个器件)。

图4:基于biuret/triuret异化增减剂的钙钛矿器件的功能钻研。(a)最劣器件的J-V直线战(b)EQE谱。(c)基于biuret/triuret异化增减剂的器件的效力扩散柱状图。(d)最劣器件战尺度器件的20小时稳态输入效力(SPO)比力。(e, f)基于biuret/triuret异化增减剂制备的钙钛矿薄膜的上概况SEM战横截里SEM照片。(g)增减剂对于(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15与CsPbI₂Br钙钛矿器件的光伏功能影响。(器件挨算分说为ITO/PTAA/(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15/PC₆₁BM/Ag战ITO/NiO/CsPbI₂Br/PC₆₁BM/Ag。)

【小结】

为钝化钙钛矿太阳能电池中的缺陷，提降器件效力，做者正在钙钛矿先驱体中减进了大批urea、biuret、triuret等urea衍去世物做为增减剂。做者收现增减剂工程是简化制备工艺、后退器件功能的实用蹊径。该策略可操做于不开典型的钙钛矿，如MAPbI₃、异化钙钛矿或者齐有机钙钛矿。尽管增减剂皆是尿素衍去世物，但其熏染激念头理不开，好比，由于urea战biuret中的-C=O战-NH₃基团与PbI₂战MAI之间存正在相互熏染激能源，那有利于小大颗粒晶体的睁开，同时，盈利的urea战biuret能进一步钝化钙钛矿中的缺陷，削减载流子复开。相同，triuret则更随意于正在钙钛矿概况群散战吸附钙钛矿，组成树枝状钙钛矿中间层，那有利于电子从钙钛矿背电子传输层的传递战提降器件效力。做者经由历程公平天散漫biuret战triuret两种增减剂，可能从两种增减剂中患上到协同熏染感动，协同天提降器件功能，因此，做者正在颠倒钙钛矿太阳能电池中患上到了效力下达21.6%的器件,同时,器件的晃动性患上到了提降。总之，该工做提出的增减剂协同工程将为制制下功能、晃动钙钛矿太阳能电池提供一种利便、实用的格式。

文献链接：All-in-One Deposition to Synergistically Manipulate Perovskite Growth for High-Performance Solar Cell (Research, 2020, DOI: 10.34133/2020/2763409)

本文由做者团队供稿。