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          學術聚焦
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          化學院周忠敏教授團隊在Sn-Pb合金鈣鈦礦太陽能電池領域取得新進展

          作者:張巖 審核:李明 來源:化學院,圖書館 編輯:劉奕辰   點擊: 日期:2022-03-28

          近日,化學院周忠敏教授與合作者從降低錫鉛合金鈣鈦礦薄膜的能量無序性的角度出發,以1-溴-4-(甲基亞磺?;?苯為添加劑制備了高效穩定的Sn-Pb合金鈣鈦礦太陽能電池。其成果以題“Reducing Energy Disorder for Efficient and Stable Sn-Pb Alloyed Perovskite Solar Cells”發表在國際知名期刊Angew.Chem. Int. Ed.。

          在Sn-Pb合金鈣鈦礦中,由于Sn2+不受約束的氧化和較差的薄膜質量導致較高的電子無序性極大地限制了器件的光伏性能。盡管已經采用了多種策略來增強Sn-Pb合金鈣鈦礦薄膜結晶并抑制Sn2+氧化。到目前為止,要實現高效穩定的Sn-Pb合金PSC仍然是一項重大挑戰。

          本文使用了具有還原性和富電性的1-溴-4-(甲基亞磺?;?苯(BBMS)作為添加劑,通過S = O與Sn-Pb合金鈣鈦礦之間的氫鍵作用和配位作用抑制Sn2+的氧化、延遲結晶速率從而有效調節薄膜能量紊亂,降低開路電壓(VOC)損失,提高Sn-Pb合金PSC的效率和穩定性。

          DFT理論計算預測了BBMS與Sn-Pb合金鈣鈦礦之間的氫鍵作用和配位作用,并通過1H NMR和XPS證明了理論計算結果。BBMS的抗氧化性和改善薄膜的結晶形成了低缺陷態的高質量薄膜,Urbach energy (Eu)被用來評估鈣鈦礦薄膜的電子能量無序性。光熱偏轉光譜(PDS)測量結果顯示BBMS處理的薄膜存在更低的Eu值,表明BBMS處理的薄膜的缺陷態顯著降低。得益于此,載流子動力學也得到改善。最終,使用BBMS處理的最佳器件的PCE高達22.03%,并且提高了器件性能的可重復性。另外,經過BBMS處理的器件具有出色的熱穩定性,在N2環境中60℃下連續加熱2660小時后,仍舊保持了其初始PCE的98%。

          化學院研究生彭程為文章的第一作者,李崇文博士和周忠敏教授為通訊作者,青島科技大學為第一通訊單位。本工作得到山東省泰山學者工程項目的支持。

          文章鏈接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202201209

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