暨南大學唐群委團隊實現全無機CsPbBr3鈣鈦礦太陽電池柔性化

引言

全無機CsPbBr₃鈣鈦礦由于具有優異的濕度、溫度和光照穩定性，近年來受到了廣泛關注，其較寬的光學帶隙（~2.3 eV）使CsPbBr₃鈣鈦礦成為制備高效半透明和疊層太陽電池的理想材料。經過鈣鈦礦制備工藝和電荷傳輸材料的不斷改進與優化，基于全無機CsPbBr₃的太陽能電池已經獲得接近11%的效率和超高的開路電壓。盡管CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池已經在剛性玻璃基底上取得了較大的進展，但是由于高質量CsPbBr₃薄膜的成膜溫度一般在200 °C以上，遠遠超出了商業化聚合物導電基底的耐受溫度，目前還幾乎沒有關于柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池的報道。

成果簡介

近日，暨南大學唐群委教授研究團隊以超薄白云母片為基底，以溶膠-凝膠法沉積的氧化銦錫（ITO）薄膜為透明導電電極，成功地制備出柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池原型器件，并獲得了5.71%的光電轉換效率。由于較小的基底厚度和白云母的二維層狀結構有利于降低器件形變時受到的應力，該柔性器件表現出非常優異的機械穩定性，經過12000次循環彎折（彎折半徑為1.0 mm）后器件效率不衰減。相關成果以題為“Flexible, All-Inorganic CsPbBr₃?Perovskite Solar Cells Tailored by Heat-Resisting Muscovite Substrates”發表在ChemSusChem雜志上，第一作者為徐亞峰博士，段加龍副研究員和唐群委教授為通訊作者。

圖文簡介

圖1?白云母/ITO透明導電基底的制備與性質

（a）在白云母片基底上沉積ITO薄膜的示意圖，（b）不同旋涂次數得到的ITO薄膜的表面與截面SEM照片，（c）白云母/ITO基底的方塊電阻，（d）白云母、白云母/ITO、玻璃/ITO和PET/ITO基底的透射光譜，（e）白云母/ITO和PET/ITO基底在循環彎折不同次數后的電阻變化。

圖2?柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池的結構與光伏性能

柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池的（a）結構示意圖和（b）截面SEM照片；柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池的（c）J-V特性曲線、（d）IPCE譜、（e）穩態功率輸出和（f）效率統計。

圖3?柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池的機械穩定性

柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽電池效率在不同彎折半徑下隨彎折次數的變化趨勢，（b）凸面彎折和凹面彎折的示意圖，（c）CsPbBr₃薄膜的最大等效塑性應變隨彎折半徑和CsPbBr₃薄膜楊氏模量的變化趨勢，（d）CsPbBr₃薄膜在彎折半徑為1.0 mm條件下彎折2000次前后的表面SEM照片，（e）柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽電池在彎折半徑為1.0 mm條件下彎折2000次前后的截面SEM照片。

圖4?柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池的濕度穩定性

（a-d）在空氣環境下，柔性全無機CsPbBr₃鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓、短路電流密度、填充因子和效率隨時間的變化曲線。

導師簡介：

唐群委，暨南大學信息科學技術學院教授、博士生導師，山東省杰出青年基金獲得者、廣東省杰出青年基金獲得者。主要從事新型太陽能電池和摩擦納米發電機的研究，以第一或通訊作者在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., ACS Nano, Nano Energy等材料和化學權威刊物發表論文200余篇，SCI引用8000余次，25篇為ESI高被引論文和熱點論文，H-index=46；以第一完成人獲授權國家發明專利21件；以第一完成人獲教育部自然科學獎二等獎1項；以第一著作人出版“十二五”規劃專著1部，在Wiley出版社出版英文著作1章。

段加龍，暨南大學信息科學技術學院副研究員、碩士生導師。主要從事全無機鈣鈦礦太陽能電池的研究工作，近五年，以第一或通訊作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Nano Energy、J. Mater. Chem. A、Small等材料和化學領域權威期刊雜志發表SCI論文40余篇，論文總引用1700余次，6篇為ESI高被引論文（top 1%），H-index=21；在科學出版社出版《光電子材料與器件》專著1部，撰寫《Counter Electrodes for Dye-Sensitized and Perovskite Solar Cells》（Wiley出版社）第3章。

原文鏈接

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cssc.202002796

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