南京工业大学团队破解钙钛矿世界难题:无惧室温高湿制成稳定薄膜电池

2021-03-27 09:03:32 信息来源:网络
  26日,南京工业大学先进材料研究院院士黄伟和陈永华教授团队在《科学》杂志上发表论文,制定了常温高湿条件下稳定制备黑色相甲酸钙钛矿薄膜的策略。
  金属卤化物钙钛矿作为合成材料,于2009年首次应用于光伏发电领域。2020年,仅有《科学》和《自然》这两本国际顶级期刊收到了17篇关于钙钛矿的论文,非常受欢迎。世界顶尖大学和科研机构投入大量人力物力进行研发,争取早日批量生产金属卤化物钙钛矿基太阳能电池(PSC)。到目前为止,钙钛矿电池的功率转换效率(PCE)可以达到20%以上。
  卤化铅钙钛矿型太阳能电池的高功率转换效率(PCE)归因于其高载流子迁移率、扩散长度和可调的活性层材料带隙。尽管已经开发出产生福尔马林碘化铅(α-fabbi3)的光活性黑色过氧化物相的方法,但是这些方法对温度和湿度非常敏感,不适合大规模太阳能电池生产。
  但是,材料受湿度和温度的影响很大,在室温下容易降解,影响电池的稳定性。虽然已经开发出产生福尔马林碘化铅(α-fabbi3)的光活性黑色过氧化物相的方法,但是这些方法对温度和湿度敏感,不适合大规模太阳能电池生产。
  南京理工大学的团队解决了钙钛矿的世界难题:在室温下不用担心高湿度就能制造出稳定的薄膜电池。近日,南京工业大学先进材料研究院院士黄伟和陈永华教授的团队开发了从离子液体氨基甲酸甲酯(MafA)中生长垂直排列碘化铅薄膜的新方法。
  膜中的纳米通道降低了甲胺碘化物的渗透势垒,即使在高湿度(20%~90%)和室温(25℃~100℃)下也能快速而稳定地转化为α-fabbi3。由这些薄膜制成的太阳能电池的功率转换效率高达24.1%,表现出很高的稳定性:在85℃和连续光照压力下,无封装的电池在500小时内的初始效率分别为80%和90%。
  本研究提出的新方法解决了长期以来制约钙钛矿型太阳能电池大规模生产的世界性难题,有望有助于钙钛矿型太阳能电池光伏潜能的充分释放。
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