太陽能電池最新Science:基于α相甲酰亞胺碘化鉛的高效穩定太陽能電池

【引言】

有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池一直是能源領域的研究熱點。在眾多的研究對象中，甲酰亞胺碘化鉛(FAPbI₃)被認為是能夠創造高效太陽能電池的最佳材料之一。然而，這種材料非常容易進行相變。如當環境潮濕時，黑色的α相(感光相)很容易轉化為黃色的δ相(一種六角形的非鈣鈦礦晶相)。為了穩定材料，通常的研究會將甲胺、銫等混合離子添加到材料當中。然而，這些添加劑不僅會增大FAPbI₃的帶隙，還會大大降低材料的熱穩定性能。

【成果簡介】

韓國國立蔚山科學技術院的Sang Il Seok（通訊作者）團隊研究發現，通過改進添加方法可以有效優化FAPbI₃的性能。研究人員通過將二氯亞甲基聯胺（MDACl₂）作為添加劑對FAPbI₃的α相進行摻雜，可以使得太陽能電池的能量轉換效率達到23.7%，并且在600小時的全太陽光輻照操作后，能量轉換效率依然可以維持在這一水平。將未進行包覆化的器件在150℃空氣中進行退火處理20個小時以后，其能量轉換效率有所降低，但依然能夠達到初始效率的90%左右的水平。這些數據和現象表明，通過新型摻雜的FAPbI₃太陽能電池具有優異的熱穩定性和濕度穩定性，為制備高效穩定的太陽能器件提供了新的思路。2019年11月08日，相關成果以題為“Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of α-phase formamidinium lead iodide”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 FAPbI₃:xMDACl₂的制備

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圖2 器件性能

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圖3 MDACl₂摻雜導致缺陷和氯離子變化

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圖4 長期穩定性測試

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

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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