實(shí)現(xiàn)充電機(jī)充電鈣鈦礦電池高效穩(wěn)定的垂直結(jié)晶方法解析
2017-8-28 9:06:19??????點(diǎn)擊：
【導(dǎo)言】
充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的反式結(jié)構(gòu)比正式結(jié)構(gòu)具有更多的長(zhǎng)處，比方遲滯效應(yīng)小、穩(wěn)定性好、制備簡(jiǎn)略和易大面積制備等。近期因?yàn)榉纂撸‵A）基鈣鈦礦資料具有優(yōu)異的光伏特性，吸收光譜能夠擴(kuò)展到840 nm，因而遭到研討者的廣泛重視。用其制備的正式結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能充電機(jī)充電電池功率現(xiàn)已超越20%。但是，因?yàn)樵贔A-基鈣鈦礦資猜中，電子空穴傳輸特性不平衡，導(dǎo)致反式結(jié)構(gòu)FA-基充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的功率很難上去。這種不平衡的載流子傳輸特性歸根結(jié)底是由鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶性差所導(dǎo)致的。因而怎么獲得高結(jié)晶性的鈣鈦礦薄膜是制備高功率反式充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵所在。
【效果簡(jiǎn)介】
近來(lái)，上海交通大學(xué)韓禮元教授在Energ. Environ. Sci.上宣布了一篇名為“Vertical recrystallization for highly efficient and stable formamidinium-based inverted-structure perovskite solar cells”的文章。該研討提出了一種筆直結(jié)晶辦法，操控甲基氯化銨（MACl）分子在δ態(tài)FA-基鈣鈦礦薄膜上筆直方向分散，輔佐FA-基鈣鈦礦薄膜由δ態(tài)到α態(tài)的相改變，使得薄膜重新結(jié)晶，有用的制備出了結(jié)晶性好FA-基鈣鈦礦薄膜，而且成功制備出了功率高達(dá)20.65%的穩(wěn)定性好的反式結(jié)構(gòu)充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
【圖文簡(jiǎn)介】
圖1：高結(jié)晶度FAPbI3薄膜的制備與表征
(a).筆直結(jié)晶法制備高結(jié)晶度FA-鈣鈦礦薄膜的流程圖；
(b, d).無(wú)MACl處理及未加熱的δ態(tài)FAPbI3薄膜的XRD譜和SEM截面圖；
(c, e). MACl處理及加熱的α態(tài)FAPbI3薄膜的XRD譜和SEM截面圖；
2： MACl濃度對(duì)FAPbI3薄膜結(jié)晶性的影響
(a-d). 不同濃度 MACl 處理FAPbI3薄膜的SEM圖。
3：筆直結(jié)晶法（MACl處理）的FAPbI3薄膜的功能表征
(a).不同MACl濃度下FAPbI3薄膜的XRD譜；
(b).不同MACl濃度下FAPbI3薄膜的吸收譜；
(c).不同MACl濃度下FAPbI3薄膜110面的XRD峰移；
(d).MACl濃度與FAPbI3晶格常數(shù)的關(guān)系圖。
4：筆直結(jié)晶法制備（MACl處理）的反式充電機(jī)充電鈣鈦礦電池的功能測(cè)驗(yàn)
(a).不同MACl濃度處理的器材的J-V曲線；
(b).不同MACl濃度處理的器材的EQE曲線；
(c).MACl處理前和處理后的FAPbI3薄膜的光致發(fā)光量子功率譜；
(d).MACl處理前和處理后的FAPbI3薄膜的熒光光譜；
(e).MACl處理前和處理后的FAPbI3薄膜的時(shí)刻分辯熒光光譜；
(f).MACl處理前和處理后的充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的開路電壓與光強(qiáng)的依靠關(guān)系曲線；
(g).MACl處理前和處理后的充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池功率的穩(wěn)定性測(cè)驗(yàn)。
【小結(jié)】
在這項(xiàng)作業(yè)中，研討人員提出了一種筆直結(jié)晶的辦法，經(jīng)過(guò)MACl分子在FAPbI3薄膜上筆直方向分散，輔佐δ-FAPbI3薄膜變換成α-FAPbI3薄膜，有用進(jìn)步了FAPbI3薄膜的結(jié)晶性，進(jìn)而提升了反式FA-基充電機(jī)充電鈣鈦礦電池的功率（20.65%）和環(huán)境穩(wěn)定性。
團(tuán)隊(duì)介紹：
上海交通大學(xué)韓禮元教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)多年來(lái)致力于新型太陽(yáng)能充電機(jī)充電電池研討,近來(lái)在充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池范疇屢獲佳績(jī)。該團(tuán)隊(duì)成員包含，東方學(xué)者楊旭東特別研討員，青年千人陳俊超特別研討員，陳漢講師,以及2名博士后和10名在讀研討生。
團(tuán)隊(duì)該范疇作業(yè)匯總：
該團(tuán)隊(duì)主要在充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池高功率器材制備，大面積模塊開發(fā)，穩(wěn)定性方面做出了卓越貢獻(xiàn)。2015年該團(tuán)隊(duì)初次獲得了1cm2的器材最高認(rèn)證功率15%，相關(guān)作業(yè)被宣布在Science雜志上。為了獲得更高的功率，經(jīng)過(guò)細(xì)心研討了發(fā)電機(jī)理，發(fā)現(xiàn)反式器材中電子搜集功率低的問(wèn)題。為此，韓老師的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的突變異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，有用地改善了電子搜集功率，把認(rèn)證功率進(jìn)步到18.21%，該作業(yè)宣布在Nature Energy雜志上。近期，該團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)下降鈣鈦礦薄膜中的缺點(diǎn)，選用簡(jiǎn)略的組分和制備辦法，獲得了19.19%反式充電機(jī)充電鈣鈦礦電池的最高認(rèn)證功率。一起，該團(tuán)隊(duì)在大面積模塊開發(fā)方面也取得了開拓性的研討效果。他們開發(fā)了一種稱為軟膜法的制備大面積高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的辦法，成功制備了36平方厘米充電機(jī)充電鈣鈦礦太陽(yáng)能電池模塊，初次獲得了12.1%的認(rèn)證功率。這是第一個(gè)被收錄于太陽(yáng)能充電機(jī)充電電池功率表中的充電機(jī)充電鈣鈦礦電池模塊功率。在進(jìn)步穩(wěn)定性方面，該團(tuán)隊(duì)近期在Nature Communication雜志上宣布了一篇很有價(jià)值的文章，他們將石墨烯層引進(jìn)電荷傳輸資料，有用按捺了碘離子的移動(dòng)和甲胺氣體的逸出，獲得了85攝氏度條件下，500小時(shí)的穩(wěn)定性，并經(jīng)過(guò)了1000小時(shí)的光照穩(wěn)定性測(cè)驗(yàn)。為了加速充電機(jī)充電鈣鈦礦電池的實(shí)用化，該團(tuán)隊(duì)體系地進(jìn)行了本錢分析，指出了進(jìn)步變換功率和穩(wěn)定性才是影響鈣鈦礦模塊本錢的關(guān)鍵因素。到達(dá)模塊功率高于15%，穩(wěn)定性大于15年的方針，才干產(chǎn)出低于傳統(tǒng)動(dòng)力的發(fā)電本錢，這對(duì)未來(lái)充電機(jī)充電鈣鈦礦電池的發(fā)展方向具有重要指導(dǎo)意義?，F(xiàn)在，要想完成這一方針，還存在許多困難和應(yīng)戰(zhàn)，但該團(tuán)隊(duì)信任，只需結(jié)合科學(xué)的辦法和不懈的努力，就必定能夠在不遠(yuǎn)的將來(lái)完成這個(gè)的方針。
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