我校张华教授团队在钙钛矿太阳能电池稳定性和铅泄露方面取得研究进展

发布时间:2021-10-15

本网讯(物质科学与信息技术研究院 张华)我校物质科学与信息技术研究院张华教授团队与合肥工业大学王欢博士、香港城市大学Alex K.-Y. Jen教授合作,针对钙钛矿太阳能电池稳定性较差以及铅泄露问题,创新性地通过蒸汽法在钙钛矿活性层和金属电极上形成超疏水、自组装单分子层PFDT晶体阵列,从而构建新型的反式钙钛矿光伏器件构型(图1a)。

 


1、PFDT@PVSC器件结构及器件性能(a, b)和器件稳定性及铅泄露(c, d, e)

在该器件结构中,由于Pb-S键的钝化作用,有效的降低了钙钛矿活性层的表面缺陷态密度,使器件在标准太阳光下取得21.79%的光电转换效率(图1b),展现了优越的器件性能。同时,由于PFDT分子阵列末端全氟碳链的超疏水性能以及刚性、螺旋分子骨架之间的强烈范德华作用,极大程度阻碍了水和氧气对金属电极和钙钛矿活性层诱导产生的刻蚀破坏作用,从而大大提高钙钛矿光伏器件的环境稳定性(图1c)。更重要的是,通过浸水实验(图1d,e),首次提出基于Pb-S键与全氟碳链协同作用抑制有毒Pb2+离子逸出的工作机理,这与之前文献报道通过化学吸附方法减少铅泄露的机理大为不同。因此,本研究采用多功能的表面设计为制备高效、稳定、环境友好型钙钛矿太阳能电池提供了新的途径。

该研究成果以“Design of Superhydrophobic Surfaces for Stable Perovskite Solar Cells with Reducing Lead Leakage”为题于2021年9月29日在国际材料与能源领域顶级期刊《Advanced Energy Materials》(IF=29.368)上在线发表(DOI : 10.1002/aenm.202102281)。beat365官方app下载手机登录为第一通讯单位,张华教授为第一作者兼共同通讯作者,合肥工业大学王欢博士、香港城市大学Alex K.-Y. Jen教授为该文的共同通讯作者。

该工作得到了国家自然科学基金(52003001)、beat365官方app下载手机登录科研启动经费(S020318006/019)、中央高校研究基金(JZ2021HGQA0191)、香港研究基金(9380086、9610421、ITS/497/18FP、GHP/021/18SZ) 资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202102281


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