发布时间:2021-06-01 11:46 原文链接: 钙钛矿太阳能电池的新研究成果发表

  近日,云南大学材料与能源学院华雍副研究员课题组以云南大学为第一通讯单位,在国际著名期刊ACS Energy Letter发表新型绿色清洁能源——钙钛矿太阳能电池最新成果“Understanding the Effects of Fluorine Substitution in Lithium Salton Photovoltaic Properties and Stability of Perovskite Solar Cells”(ACS Energy Lett. 2021, 6, 2218-2228)。硕士研究生吴太为论文第一作者,华雍副研究员为通讯作者。

  (图片来源:ACS Energy Lett.)

  开发利用清洁可再生的绿色能源是人类社会发展的一大挑战及渴求。太阳能具有来源广泛、清洁安全、易于制备等优点,备受人们的青睐。钙钛矿太阳能电池自2009年问世以来,发展迅速,目前已经具有高达25.6%的光电转换效率。然而,钙钛矿太阳能电池仍然存在亟待解决的器件稳定性问题。双三氟甲磺酰亚胺锂(Li-TFSI)添加剂被广泛用于改善钙钛矿太阳能电池中空穴传输层的空穴迁移率。然而,Li-TFSI的吸湿特性不利于PSCs的长期稳定性。因此,开发高疏水性的添加剂来取代Li-TFSI,将有利于提升钙钛矿器件的稳定性。针对这一问题,课题组首次探索以三种结构相似的氟(F)取代锂盐(Li-FSI,Li-TFSI和Li-PFSI),作为Spiro-OMeTAD的添加剂,系统地研究了锂盐中氟取代基团数目对空穴传输层Spiro-OMeTAD的物理光电性能以及钙钛矿光电性能的影响。研究发现,在锂盐中引入更多的F基团,可以有效地提高Spiro-OMeTAD空穴提取能力和载流子传输速率,取得更好的空穴传输层表面形貌,降低钙钛矿材料表面缺陷态以及电池的载流子复合。基于10F的Li-PFSI的钙钛矿电池取得22.14%的光电转换效率,超过了目前常用的Li-TFSI的参比电池(20.25%)。此外,基于Li-PFSI的钙钛矿光伏器件展现出优良的湿度稳定性和热稳定性。

  华雍课题组长期致力于光电材料的开发与应用,为新能源、新材料产业的发展提供技术与理论支撑。以上工作获得国家自然科学基金、云南省重点项目、云南省优青、云南省青千及云南大学东陆青年英才等项目支持。


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