能源光电材料与器件课题组
​​​​​​​​​ Tan Research Group, Nanjing University
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INEWS / 新闻中心
SCIENCE CHINA Chemistry发表课题组交联聚合小分子空穴传输层用于高效叠层器件的最新研究成果
来源: | 作者:Yurui Wang | 发布时间: 2021-07-02 | 189 次浏览 | 分享到:

近日,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组发表了交联聚合有机小分子用于钙钛矿叠层器件的最新研究成果,该成果以《Cross-linked hole transport layers for high-efficiency perovskite tandem solar cells》为题,在学科一流期刊SCIENCE CHINA Chemistry上发表(http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11426-021-1059-1)。

钙钛矿叠层太阳电池由于其具有突破单结电池功率转换效率(PCE)极限的潜力,最近受到广泛关注。然而,其性能仍然很大程度上受到宽带隙顶电池的限制,这主要表现为较大的开路电压(Voc)损失。较少的空穴传输层可以在宽带隙钙钛矿太阳电池中得到良好应用,这成为限制宽带隙钙钛矿太阳电池性能提升的关键点。

图1.PTAA和VNPB分子结构图

本课题组通过使用交联聚合的有机小分子N4,N4 ' -二(萘-1-基)-N4,N4 ' -双(4-乙烯基苯基)联苯-4,4 ' -二胺(VNPB)取代常用聚合物空穴传输层聚(双(4-苯基(2,4,6三甲基苯基)胺) (PTAA)来提升了宽带隙顶电池的PCE和Voc。

表1. 以PTAA和VNPB为空穴传输层的1.77 eV钙钛矿太阳电池器件性能对比

通过器件性能对比,在带隙为1.77、1.70和1.60 eV的宽带隙钙钛矿太阳电池器件上都有明显的性能提升,这些提升主要表现在Voc和PCE中。以1.77 eV器件为例,当PTAA器件的Voc最高值为1.18时,VNPB器件可以达到1.23,而对应的PCE也从15.8%提升到16.7%.

图2.钙钛矿/钙钛矿叠层太阳电池性能示意图

图3.钙钛矿/硅叠层太阳电池性能示意图

最后,我们使用VNPB作为HTL成功地制备了单片钙钛矿/钙钛矿叠层器件和钙钛矿/硅叠层器件,分别实现了24.9%和25.4%的PCE。

本工作的共同第一作者为南京大学现代工学院2019级直博生王玉瑞、顾帅博士、刘国亮研究员及中国科学院上海微系统与信息技术研究所Zhang Liping博士。谭海仁教授为本文通讯作者。本工作得到中国科学院上海微系统与信息技术研究所刘正新教授的合作指导。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、江苏省创新人才创业计划等研究项目的支持。