复旦大学信息科学与工程学院詹义强团队钙钛矿研究进展

发布时间:2023-06-30 

      探明影响钙钛矿稳定性的根源,并采取针对性的优化策略,对于增强钙钛矿太阳能电池稳定性以及推动其产业化至关重要。发展普适的光谱响应策略,增强柔性钙钛矿太阳能电池对于太阳能全光谱的充分吸收和利用,将有助于进一步提升柔性太阳能电池的效率与稳定性。

 

成果一:通过预埋甲酸铯稳定钙钛矿下表面以实现高效稳定钙钛矿太阳能电池

      脆弱的钙钛矿薄膜下表面被证明对钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性有害,这主要是因为钙钛矿薄膜下表面处容易产生应变、空隙和缺陷,进而影响载流子在埋底界面处的有效提取。然而,钙钛矿下表面的研究总是被忽视。鉴于此,2023621日复旦大学蔚安然&詹义强于Advanced Functional Materials刊发通过预埋甲酸铯稳定钙钛矿下表面以实现高效稳定的太阳能电池的研究成果。本文报道了一种简单有效的策略,通过将甲酸铯(CsFo)预埋到二氧化锡电子传输层中来稳定钙钛矿下表面。研究发现,铯离子和甲酸离子的协同作用会导致应变弛豫、空洞消除和缺陷减少,从而促进载流子有效提取。基于甲脒钙钛矿太阳能电池的冠军效率从23.34%提高到24.50%。同时,紫外线、热和运行稳定性同步增强。最后,对甲脒铯基钙钛矿太阳能电池进行了研究,以确认该预埋CsFo策略的有效性,制备的冠军器件表现出25.03%的高效率和85.65%的高填充因子。

(文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202303742

 

成果二:通过下转换材料调节光谱响应策略提高柔性钙钛矿太阳能电池效率

       聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)因其更好的化学稳定性和更高的温度耐受性而被广泛应用于柔性钙钛矿太阳能电池(F-PSC)中。然而,PEN中的萘环会吸收波长小于380 nm的紫外光,导致该区域的透射率变差,这会显著降低柔性钙钛矿太阳能电池的功率转换效率。鉴于此,复旦大学詹义强&蔚安然&苏州大学唐建新于Nano Energy刊发通过下转换材料调节光谱响应策略提高柔性钙钛矿太阳能电池效率的研究成果,采用了一种新策略,即在PEN柔性衬底之前引入紫外-可见光下转换材料,将不能透过PEN衬底的紫外光转换为能够透过PEN衬底的蓝光,从而增加紫外区域的光谱响应,明显提升了器件的光电流。采用该策略的柔性钙钛矿太阳能电池效率从22.19%增加到22.81%,同时,由于PEN衬底对紫外光的过滤作用,基于PEN衬底的器件表现出良好的紫外稳定性。有趣的是,由于下转换材料的疏水性,该器件的防潮特性也得到了改善。这种新颖的策略在外部使用下转换材料而不改变内部器件架构,这也广泛适用于其他类型的柔性太阳能电池。

(文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285523004561

 

成果三:基于光伏全国重点实验室平台的柔性组件研究

      柔性组件具有质轻价廉、高功率质量比、可卷对卷制备、可与穿戴设备集成、以及适配不同外形的建筑等优势,因而其具备更大的发展潜力和更广阔的应用场景。借助于光伏全国重点实验室平台,我们团队的科研人员在常州天合光能公司的协助下,开展了柔性组件的研究工作,分别在孔径面积26.95平方厘米的刚性和柔性模组上,实现20.6%15.8%的反扫效率,为下一步制备更高效率的柔性组件打下良好基础。