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
南京大学谭海仁课题组在平面钙钛矿太阳能电池性能和稳定性上取得新进展
来源: | 作者:KeXiao | 发布时间: 2020-09-09 | 319 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与电子科学与工程学院徐骏教授课题组合作发表了交联有机分子进行晶粒封装提升平面钙钛矿太阳能电池效率和水汽稳定性的最新研究成果,该成果以《Simultaneously enhanced moisture tolerance and defect passivation of perovskite solar cells with cross-linked grain encapsulation》为题发表在Journal of Energy Chemistry上(https://doi.org/10.1016/j.jechem.2020.08.020

       钙钛矿太阳能电池以其成本低廉,制备简单,光电转换效率高等优势,是目前的科研及产业前沿热点之一。但是溶液法制备的多晶钙钛矿薄膜不可避免在晶界和表面存在缺陷,而且钙钛矿电池的湿度稳定性一直是领域亟待解决的问题。

1.晶粒封装策略及器件结构


       基于以上问题,谭海仁课题组提出一种晶粒封装策略(如图1所示),在反溶剂中加入一种热交联分子(N4,N40-Di (naphthalen-1-yl)-N4,N40 -bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,40 -diamineNPB),在钙钛矿结晶成膜后再进行热退火,在上层钙钛矿晶界及钙钛矿薄膜上表面形成一层交联聚合的薄膜。由于NPB是种p型半导体,价带位置介于钙钛矿与2,2’,7,7’-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenyla mino)-9,9’-spirobifluoreneSpiro-OMeTAD)之间,使其具有很好的空穴抽取能力;且其三苯胺结构对钙钛矿缺陷具有锚定钝化作用,从而将电池效率提升至22.7%。此外,交联聚合后的NPB具有很强的疏水性,使得晶粒封装的器件在低湿环境下(~20%RH)稳定性保持90%的原始效率达10000小时以上。(如图2所示)

2.晶粒封装的太阳能电池稳定性


       19级电子科学与工程学院博士生肖科(谭海仁教授和徐骏教授联合指导)为文章的第一作者,谭海仁教授和徐骏教授为共同通讯作者。本工作得到了现代工程院朱嘉教授的合作指导;该工作还得到了科技部国家重点研究计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和固体微结构物理国家重点实验室、江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室的支持。