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文 章 信 息
环境空气制备工业可行钙钛矿太阳能电池的残余PbI2转化和结晶控制
第一作者:张钰宁
通讯作者:於黄忠
单位:华南理工大学
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研 究 背 景
近年来,近年来国内外对太阳能电池的研究 ,在改进太阳能电池性能方面也取得了巨大的进展,钙钛矿太阳能电池(PSC)已成为光伏器件的有前途的竞争者。最近,钙钛矿光伏商业化的愿望越来越强烈。然而,大多数高效PSC所需的氮气条件使器件制造工艺复杂化,增加了成本,并对钙钛矿薄膜的制造提出了巨大挑战。因此,露天制造因其成本低廉而成为钙钛矿光伏商业化的趋势。两步顺序溶液沉积法是制备具有优异光伏性能的PVK薄膜的常用策略。然而,这种方法中致密的PbI2薄膜在一定程度上阻碍了PbI2与有机阳离子之间的插层反应,这导致钙钛矿薄膜底部残留大量PbI2 。残留的PbI2被认为是钙钛矿薄膜中的一把双刃剑,少量的PbI2有利于光伏性能,但过量会导致光伏性能和稳定性下降。因此,去除残余PbI2对于减少内部缺陷,从而生产高质量的钙钛矿薄膜和高性能光伏器件是必要的。
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文 章 简 介
基于此,来自华南理工大学的於黄忠教授,在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Residual PbI2 Conversion and Crystallization Control for Ambient-Air Fabrication of Industrially Viable Perovskite Solar Cells”的观点文章。该文章通过在PbI2前驱体溶液中加入有机小分子使PbI2薄膜形态和结晶的得到改善,达到去除残留PbI2、增强钙钛矿结晶性能以及钝化缺陷的效果,从而在空气条件下制造高效稳定的光伏器件。
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本 文 要 点
本研究通过在PbI2前驱体溶液中引入了NMF,调节了PbI2薄膜的形态和结晶,使PbI2生长成了具有均匀分布多孔的高质量薄膜,为PVK膜的后续生长提供了足够的空间。
NMF可以部分生成甲脒(FA),这样可以原位就地转化剩余的PbI2。NMF与钙钛矿的晶格匹配,可以在晶界和界面的存在可以有效钝化钙钛矿薄膜中钝化不良缺陷。
通过实验验证和理论计算证明,NMF能够有效钝化界面缺陷,增强钙钛矿结晶质量。
优化后的器件效率高达24.87%,在空气存储 1680 小时后仍保留 93.7% 的初始效率,并有良好的热稳定性。
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文 章 链 接
Residual PbI2 Conversion and Crystallization Control for Ambient-Air Fabrication of Industrially Viable Perovskite Solar Cells
https://doi.org/10.1002/adfm.202507346
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通 讯 作 者 简 介
於黄忠教授简介:教授,博士生导师。2002年6月获华南师范大学硕士学位,2008年6月获华南理工大学博士学位,2002年7月加入华南理工大学物理与光电学院。现主要从事光电材料与光伏器件方面的研究。主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金7项。以第一作者或通信作者在国内、外重要刊物Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Energy Lett.、 Adv. Funct. Mater.,等发表SCI收录科研论文130余篇,其中ESI高被引论文8篇,论文被引用4000余次。获申请或授权的国家发明专利40余项。
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第 一 作 者 简 介
张钰宁于2022年9月进入华南理工大学物理学专业攻读博士学位,研究方向为高效稳定钙钛矿太阳能电池。
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