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2022 Science:达25%反式钙钛矿太阳能电池效率!有机金属功能化界面的应用

标题 用于高效反转钙钛矿太阳能电池的有机金属功能化界面

第一作者:李稹/朱宗龙老师课题组

本文亮点

(i)本工作通过引入二茂铁有机金属衍生物(ferrocenyl-bis-thiophene-2-carboxylate(FcTc2))功能化界面层大幅度地提高了反式钙钛矿太阳能电池的PCE以及长期稳定性。FcTc2中的有机官能团有效地钝化了钙钛矿表面上未配位的铅离子引起的缺陷,同时由于二茂铁基团的富电子及其可离域的特性极大限度地提高了钙钛矿界面间的电荷传输速度。

(ii)通过FcTc2界面修饰后的器件,其短路电压(VOC)以及填充因子(FF)得到了较大的提升,实验室测试效率达到了反式钙钛矿太阳能电池记录效率25%(认证效率为24.3%)。

(iii)FcTc2界面修饰后的器件展现了优异的稳定性,在长期光照运行1500小时后仍维持在初始效率的98%,在湿热环境下(85℃/85% RH)的稳定性测试通过了IEC61215:2016的国际标准。

研究动机

  二茂铁有机金属衍生物同时具备了有机材料和无机材料的优异特性,作为功能化界面层可以有效降低反式钙钛矿太阳能电池界面中的非辐射复合,同时加快电荷传输速度,最终实现反式器件的效率记录(25%)和优异的稳定性,本文为设计稳定高效的钙钛矿太阳能电池界面材料提供了新思路。

本文所用仪器

  • SS-F5
  • QE-R EQE
  • PECT-600
  • ELCT-3010

研究成果说明

FcTc2功能化后的钙钛矿薄膜表征

图1. FcTc2功能化后的钙钛矿薄膜表征

钙钛矿薄膜表征

图2.钙钛矿薄膜表征

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图. 3 器件性能表征

通讯作者简介

  朱宗龙,香港城市大学助理教授。2010年南京大学本科毕业,2015年毕业于香港科技大学,获得博士学位。2018年6月起任香港城市大学助理教授,主要从事光电功能材料的设计与合成(有机或无机功能材料设计与改性、界面材料调控)及其在光伏器件中应用的相关研究。朱博士目前已在ScienceNat. Nanotechnol., Nat. Commun., Chem. Soc. Rev. J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Joule, Adv. Mater.等各类期刊发表相关工作共发表110余篇,H因子达51。

本文关键词:反式钙钛矿太阳能电池、inverted perovskite solar cell、有机金属、Organometallic、太阳光模拟器、Solar Simulator、Sun Simulator、量子效率、Quantum Efficiency、FTPS、REPS

原文:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm8566

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