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大牛Sang Il Seok團隊最新Science：鈣鈦礦又獲新進展！利用固有帶隙的α-相甲脒碘化鉛制備高效、穩定的太陽能電池
來源：本站 時間：2019-11-26 18:29:35 瀏覽：12920次

【背景介紹】

眾所周知，鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）可以通過更窄的帶隙吸收更寬的太陽光，具有更高的能量轉換效率（PCEs）。在鹵化鉛鈣鈦礦（LHPs）中，基于甲脒（FA）的三碘化鉛（FAPbI3）具有最窄的帶隙。同時，由于其分解溫度較高，相較于MAPbI3（MA為甲胺），FAPbI3也具有更好的熱穩定性。

然而，在室溫條件下，FAPbI3就很容易從理想的α-相轉變成不理想的寬禁帶δ相，具有六邊形對稱性。因此，α-相的甲脒碘化鉛（α-FAPbI3）具有合適的禁帶寬度，但是其相穩定性并不好，亟需改進！

目前，通常采取在室溫下摻雜的方式提高α-FAPbI3相的穩定性。而常用的摻雜劑往往是混合的陰、陽離子，例如甲脒（FA+）、甲胺（MA+）、銫離子（Cs+）、碘離子（I-）和溴離子（Br-）等。但是向α-FAPbI3中引入摻雜劑后，通常會出現α-FAPbI3的禁帶變寬、熱穩定性變差等問題。因此，需要開發新的策略，使得在α-FAPbI3的禁帶寬度和熱穩定性保持不變的情況下，同時提高α-FAPbI3相的穩定性。

【成果簡介】

今日，韓國蔚山科學技術大學（UNIST）的Sang Il Seok教授（通訊作者）團隊報道了他們通過向α-FAPbI3中摻雜二氯化亞甲基二胺（MDACl2），在保持了α-FAPbI3禁帶寬度和熱穩定性前提下，成功穩定了α-FAPbI3相。并且其短路電流密度也達得了26.1-26.7 mA/cm2，能量轉換效率（PCEs）達到了23.7％。

在室溫和全日光照射（含紫外光）下，該鈣鈦礦太陽能電池在連續運行600 h后，其PCEs仍可達到90％的初始效率。對比MAPbBr3穩定的FAPbI3，MDACl2穩定的FAPbI3在高溫下表現出優異的熱穩定性和濕度穩定性。將基于MDACl2穩定的FAPbI3的未封裝PSCs暴露在空氣中，并在150℃下保溫20 h后，該器件的PCE仍保留了其初始的90％以上。

研究成果以題目為“Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of a-phase formamidinium lead iodide”發表在國際頂級期刊Science上。

【圖文速遞】

圖一、FAPbI3: xMDACl2 (x=0、1.9、3.8和5.7mol%)的制備與表征

圖二、基于FAPbI3: xMDACl2 (x=0、1.9、3.8和5.7mol%)的PSCs器件性能

圖三、向FAPbI3中摻雜MDACl2導致的缺陷和Cl-的變化

 

圖四、基于FAPbI3: xMDACl2的PSCs的長循環穩定性

 

文獻鏈接：Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of a-phase formamidinium lead iodide. (Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aay7044)

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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