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高效稳定的钙钛矿太阳能电池

来源: X-MOL 2017-07-10 14:27:57

Nature Communications 期刊在线发表了上海交通大学韩礼元教授(点击查看介绍)及其团队在钙钛矿太阳电池稳定性研究上的重大突破。这一研究为未来这种类型太阳能电池的产业化提供了关键的支持,这一突破性成果一经发表即受到学术和产业界的广泛关注。


有机-无机钙钛矿太阳能电池虽然具有高达22%以上的能量转化效率,但是长期的稳定性对未来钙钛矿太阳能电池的应用至关重要。上海交通大学韩礼元教授带领的团队一直致力于新一代太阳能电池的开发。该团队在攻克难关实现大面积钙钛矿薄膜器件的同时,兼顾开发稳定高效的钙钛矿太阳能电池。通过半导体掺杂技术和能级调控技术,石墨烯基纳米材料界面的光电特性得到调控,提高了电池内部载流子的迁移率和器件的能量转化效率。更重要的是,利用石墨烯独特的二维结构修饰电荷传输层,可以有效抑制碘离子的扩散逃逸,减少碘腐蚀电极的速率和概率。


在85 ℃和湿度50%以上的加热老化实验中,经500小时钙钛矿电池的效率也稳定在15%以上,保留98%的初始值。


当器件在室温下经AM 1.5G模拟太阳光持续照射1000小时或黑暗条件下保存5000小时后,基于石墨烯基纳米碳层的器件效率稳定在15%以上。


基于这一设计,该团队实现了器件在85摄氏度加热老化500小时以及光照1000小时的条件下,仍保有初始效率90%以上的目标。这项工作为解决钙钛矿电池器件的稳定性提供了新的思路,并表明扩散工程对实现稳定高效的钙钛矿太阳能电池具有重要意义。


韩礼元教授是上海交通大学材料科学与工程学院的“千人计划”特聘专家,领导着一支研发新型太阳能电池的研究团队。韩礼元教授长期从事钙钛矿太阳电池的研究,包括以往在新材料开发、工作机理研究、稳定性提高以及高效率器件制备和应用上取得的一系列重大进展,相关工作曾多次打破新型太阳能电池的世界认证记录。


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