太阳能电池前沿每周精选丨0916-0922
纳米人 纳米人 2019-09-29
1. 韩国研究团队EES:弯折超过1w次!!!超柔性钙钛矿太阳能电池

钙钛矿材料因其机械柔韧性和高性能而具有巨大的潜力,可作为便携式设备的光伏电源。然而,灵活性和效率需要进一步提高以实现实际的可行性。韩国首尔国立大学Mansoo Choi成均馆大学Hyun Suk Jung团队通过改变基底厚度并应用中性面概念研究了多晶钙钛矿薄膜的机械断裂行为。这使能够在超薄基板(〜2.5μm)上制造出无裂纹的钙钛矿薄膜,并展示了高效率(17.03%)的超柔性太阳能电池,其在0.5 mm半径下弯曲10,000次后仍具有前所未有的柔性。

 

对于大面积的柔性钙钛矿太阳能电池(1.2 cm2)而言,这是通过使用由金属网格和导电聚合物组成的混合透明电极制造的,效率高达13.6%。通过使用保护层来实现中性面的概念,超柔钙钛矿太阳能电池即使在经过100次压皱循环后仍具有耐用性。该方法为制造用于便携式电源的柔性钙钛矿太阳能电池铺平了道路。

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Ultra-flexible perovskite solar cells with crumpling durability: Toward a wearable power source

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee01944h#!divAbstract

 

2. 赵一新Angew: 超过19%效率!二甲基碘化铵助力CsPbI3钙钛矿电池

赵一新团队研究了二甲基碘化铵(DMAI)在CsPbI3钙钛矿制造中的作用。研究证明了DMAI是一种有效的挥发性添加剂,可控制具有不同晶相和形态的CsPbI3无机钙钛矿薄膜的结晶过程。

 

热重分析结果表明,DMAI的升华对水分敏感,适当的气氛有助于DMAI的去除。DMAI添加剂不会与CsPbI3的晶格形成合金。此外,CsPbI3钙钛矿中的DMAI残留物可能会降低光伏性能和稳定性。最终,基于苯基三甲基氯化铵钝化的CsPbI3钙钛矿的效率高达19.03%。

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The Role of Dimethylammonium Iodine in CsPbI3 Perovskite Fabrication: Additive or Dopant?,Angew, 2019

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201910800

 

3. AEM: CsF加入到PbI2薄膜用于稳定的混合阳离子卤化物钙钛矿太阳能电池

通过一步法将少量CsI加入到混合的阳离子 - 卤化物钙钛矿膜中已被证明是高性能钙钛矿太阳能电池(PSC)的优良策略。然而,一步法通常依赖于反溶剂洗涤过程,其难以控制并且不适合于制造大面积装置。

 

近日 中国科学院化学研究所JizhengWang联合厦门大学Cheng Li 使用CsF通过两步法将Cs掺入钙钛矿膜中。结果表明,CsF可以有效地扩散到PbI2种子膜中,并大大增强钙钛矿结晶,从而形成高质量的Cs掺杂钙钛矿膜,具有非常长的光致发光载流子寿命(1413 ns),显著提高的光稳定性,热稳定性和湿度稳定。所制备的PSC显示出超过21%的功率转换效率(PCE),并且它们具有高度热稳定性:在60℃下300小时的老化测试中,PCE原始值的96%。

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Yi, X. Chen, X. Wang, J. et al. Incorporating CsF into the PbI2 Film for Stable Mixed Cation‐Halide Perovskite Solar Cells. AEM. 2019.

DOI: 10.1002/aenm.201901726

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201901726

 

4. AM: 18%PCE! 二维钙钛矿层间空间阳离子交替的组分控制

通过层间空间(ACI)中阳离子交替稳定的二维钙钛矿代表了一个非常新的领域,作为太阳能电池的高效半导体,其功率转换效率(PCE)接近15%。然而,进一步的改进将需要了解薄膜的性质,例如目前未知的ACI量子阱(QW)的厚度分布和电荷转移特性。近日,陕西师范大学Shengzhong (Frank) Liu、Kui Zhao通过掺入甲基氯化铵作为添加剂,有效控制了ACI 2D钙钛矿(GA)(MA)nPbnI3n + 1(<n> = 3)QW的膜质量。

 

形态学和光电子特征明确地证明了添加剂能够实现更大的晶粒尺寸,更光滑的表面和QW厚度的梯度分布,这导致通过低n和高n QW之间的有效电荷转移来增强光电流传输/提取和抑制非辐射电荷重组。由于开路电压和填充因子的显着改善,添加剂处理的ACI钙钛矿薄膜提供18.48%的冠军PCE,远远高于原始PCE(15.79%)。对于所有报道的基于ACI,Ruddlesden-Popper和Dion-Jacobson系列的2D钙钛矿太阳能电池,该PCE也是最高值。这些发现为二维钙钛矿的成分控制奠定了基础指导,以实现高效的光伏发电。

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Luo, T. Liu, S. Zhao, L. et al. Compositional Control in 2D Perovskites with Alternating Cations in the Interlayer Space for Photovoltaics with Efficiency over 18%. AM 2019.

DOI: 10.1002/adma.201903848

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201903848

 

5. 东京大学JACS : 锂离子内嵌富勒烯助力稳定钙钛矿太阳能电池

东京大学 Il JeonShigeo Maruyama Yutaka Matsuo采用锂离子内嵌富勒烯与Spiro-MeOTAD之间的氧化还原反应,控制以优化氧化的SpiroMeOTAD和抗氧化中性内嵌富勒烯的量。将该混合物应用于无金属碳纳米管(CNT)-层压电极钙钛矿太阳能电池,在严苛条件下(温度= 60℃,湿度= 70%),效率为17.2%,稳定时间超过1100小时。抑制金属离子迁移,以及器件的增强的抗氧化活性。

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Controlled Redox of Lithium-ion Endohedral Fullerene for Efficient and Stable Metal Electrode-Free Perovskite Solar Cells, J. Am. Chem. Soc.2019

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06418

 

6. AM: 8.78%! 高效全聚合物太阳能电池

在全聚合物太阳能电池(全PSC)领域,所有效率超过8%的聚合物受体均基于酰亚胺或二氰基乙烯。为了促进这种有前途的太阳能电池类型的发展,创造新型缺电子单元以构建高性能聚合物受体是至关重要的。近日,香港科技大学Tao Liu、He Yan中国科学院光化学研究所Chuanlang Zhan华侨大学 Jianhua Huang合成含有B←N键的新型缺电子单元,即BNIDT。

 

研究人员对BNIDT的系统研究揭示了理想的性质,包括良好的共面性,有利的单晶结构,窄带隙和降低的能级以及延长的吸收曲线。通过共聚BNIDT与噻吩和3,4-二氟噻吩,分别开发了两种名为BN-T和BN-2fT的新型共轭聚合物。结果表明,这些聚合物具有宽的吸收光谱,覆盖350-800nm,低能级和双极薄膜晶体管特性。使用PBDB-T作为供体,BN-2fT作为受体,所有PSC提供8.78%的令人鼓舞的效率,这是所有PSC中最高的,不包括基于酰亚胺和二氰基乙烯型受体的器件。考虑到BNIDT的结构与这些经典单元完全不同,这项工作开辟了一类新的缺电子单元,用于构建高效的聚合物受体,首次实现效率超过8%。

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Li, Y. Liu, T. Yan, H. Zhan,C. Huang, J. et al. 8.78% Efficient AllPolymer Solar Cells Enabled by Polymer Acceptors Based on a B←N Embedded ElectronDeficient Unit. AM 2019.

DOI: 10.1002/adma.201904585

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904585

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