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文 章 信 息
氟化环氧树脂调控钙钛矿薄膜中残留PbI2,实现填充因子超过87%的稳定钙钛矿太阳能电池
第一作者:杨高元
通讯作者:周勤*,高鹏*,严文生*
单位:杭州电子科技大学,中国科学院福建物质结构所
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研 究 背 景
钙钛矿太阳能电池(PSCs)在光电转换效率方面表现优异,但在实际应用中,其稳定性和长期可靠性仍然是亟待克服的挑战。研究表明,钙钛矿电池中埋底界面上的残余PbI2与电池的电荷传输损失及其较差的稳定性密切相关。
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文 章 简 介
近日,杭州电子科技大学(电子信息学院——碳中和新能源研究院)周勤特聘副教授、严文生教授和中国科学院福建物质结构所高鹏研究员合作,在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Fluorinated Epoxy for Tailoring PbI2 Residue in Perovskite Films to Realize Stable Perovskite Solar Cells with Fill Factor over 87%”的观点文章。该观点文章分析了残余PbI2与电池的电荷传输损失及其较差的稳定性密切相关,通过引入TFHO添加剂,优化残留PbI2的分布,减少其在电池中的不利影响。
图1.(a)通过构建不同形态的PbI2薄膜来制备钙钛矿薄膜的两步顺序沉积方案。(I)致密且无序的PbI2层阻碍了有机胺盐的渗透,导致反应不完全和PbI2残留。(II)多孔且粗糙的PbI2-TFHO层,其特征是PbI2晶粒尺寸减小和比表面积增加,促进了有机胺盐的渗透,从而最大限度地减少了未反应的PbI2,同时提高了钙钛矿薄膜的光稳定性。(b)对照样和(c)PbI2-TFHO(目标)PbI2薄膜的表面SEM图像,插图显示了相应的横截面SEM图像。(d)相应PbI2薄膜的水接触角测量值。
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本 文 要 点
要点一:实验验证
通过一系列实验,研究TFHO与PbI2之间的化学相互作用,使用核磁共振(NMR)等技术确认TFHO的加入对PbI2的影响。
要点二:结构分析
利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法分析PbI2薄膜的结晶性和形态变化,结果显示TFHO的加入显著提高了PbI2薄膜的结晶性和表面粗糙度。
要点三:性能评估
TFHO改性后的钙钛矿太阳能电池实现了最高效率25.24%和超高填充因子87.61%。在1200小时的持续光照下,电池保持了80%的初始效率,显示出良好的光稳定性。
要点四:结论
TFHO的引入有效改善了PbI2的分布和薄膜的水分抵抗能力,从而提升了钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性,为其商业化应用提供了有希望的前景。
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文 章 链 接
Fluorinated Epoxy for Tailoring PbI2 Residue in Perovskite Films to Realize Stable Perovskite Solar Cells with Fill Factor over 87%
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202510789
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通 讯 作 者 简 介
周勤特聘副教授简介:2023年博士毕业于中国科学院大学。2023年2月-至今,在杭州电子科技大学电子信息学院担任特聘副教授,硕士生导师。长期从事半导体光电器件研究工作包括钙钛矿太阳能电池和钙钛矿叠层电池,目前已发表SCI收录论文36篇,其中以第一作者或者通讯作者在Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Angew. Chem. Int. Ed.,Sol. RRL.,Cell Reports Physical Science,等期刊上发表SCI收录论文十余篇,其中有1篇文章入选ESI高引用论文,1篇入选 ESI高热点论文(Hot paper)。主持国家自然科学基金项目1项、浙江省自然科学基金项目1项。
高鹏研究员简介:中科院福建物构所研究员,博士生导师,海外高层次人才引进计划青年项目入选者。于2010年毕业于德国马普高分子研究所并获得化学博士学位。2011-2015年于洛桑联邦理工学院从事博士后工作,专注于近红外吸收染料及杂化钙钛矿材料设计合成。2017年1月筹建先进功能材料实验室(LAFM),担任研究员和课题组长,专注于用化学手段与稀土元素相结合制备新型半导体材料并应用于能源转换器件。持续获得厦门市双百人才计划,福建省百人计划,福建省引进海外高层次人才B类等人才项目资助。累计发表SCI期刊原创性论文与综述200余篇,受邀撰写书章节6部。其中部分研究成果以第一/通讯作者身份发表在J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Chem. Mater.、Nature Commun.等权威期刊,多篇论文被选为期刊封面或热点论文。截止目前根据google scholar统计,个人SCI H-index为77, 文章总引用43000余次。2018年-2023年连续六年获评Clarivate Analytics全球交叉学科领域“高被引科学家”。
严文生教授简介: 2008年从南京大学物理系微电子专业获得工学博士学位(师从张荣院士),此后分别在新加坡、澳大利亚、德国从事科学研究长达12年,具有丰富的国际化团队领导及管理经验。2021年全职加盟杭州电子科技大学电子信息学院任教,并创建校级碳中和新能源研究院。他曾获得南京大学优秀博士学位论文、江苏省优秀博士学位论文、全国优秀博士论文提名奖、澳大利亚可持续能源部ARENA学者(全球性竞争,年度硅电池领域唯一入选者)、湖北省楚天学者特聘教授、德国资深洪堡学者(全球性竞争,年度硅电池领域唯一入选者)、德国国家研究基金首席科学家、浙江省****专家、**特聘专家、省领军型创新创业团队负责人等荣誉/人才称号。担任德国、德国-俄罗斯、欧盟等多个国际特邀项目评审专家、国家级重点研发项目评审专家、国家级人才项目评审专家、30多个国际学术期刊审稿人、厦门大学讲座教授(2022-2025)。此外,也担任浙江省民盟省委会专委会副主任、浙江省长三角光伏与新能源技术国际科技合作基地学术委员会主任。作为召集人或核心人员,多次组织国际性学术会议或分会场议题。研究专长包括光伏电池(晶硅、钙钛矿及高效叠层电池)、储能电池、光伏与储能一体化、智能光伏电力电网系统、微电子与集成电路、人工智能制造及算法等。在澳大利亚、德国工作期间,担任多项国家级光伏电池研发项目负责人。当前,承担着校企合作课题(1000万元)、中国创新挑战赛(宁波,500万元)、中国科技部重点研发计划课题(310万元)等多个研发项目。
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