魏展画教授团队研究论文在国际权威刊物《美国化学会志》发表
发布时间:2019-11-28 浏览次数:

近日,我院魏展画教授课题组在钙钛矿电池的研究中取得重要进展,相关成果在线发表于国际著名期刊Journal of the American Chemical SocietyDOI10.1021/jacs.9b11546)。论文的第一作者是魏展画团队的谢立强老师,通讯作者是魏展画教授,华侨大学是本工作的唯一通讯单位。

                                              

基于碘铅甲脒(FAPbI3)的钙钛矿具有合适的禁带宽度、较宽的光谱响应范围和优异的热稳定性,有望用于制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池。然而,FAPbI3往往需要较高含量的溴掺杂(通常高于17%)或阳离子掺杂来稳定其光活性的钙钛矿相(α相,黑色),并抑制其向非钙钛矿相(δ相,黄色)转变。这种掺杂虽然提高了钙钛矿的相稳定性,但又会反过来降低其光谱响应范围,牺牲电流输出。

(a) CsPbBr3-FA钙钛矿膜的生长过程示意图, (b)钙钛矿电池的J-V曲线和性能参数,(c)钙钛矿电池的工况稳定性。

本工作报道了一种基于CsPbBr3簇诱导的、自下而上的钙钛矿结晶方式,能够制备出具有纯α相、高质量、低缺陷浓度、无甲胺阳离子的钙钛矿膜。研究者发现预合成的CsPbBr3粉末能在钙钛矿前驱液中形成纳米尺度的团簇,这些团簇在钙钛矿中间体的形成过程中能作为晶种辅助钙钛矿膜的生长,并在后续的退火处理中被除去(图a)。采用这种制备方法,仅需使用1%-6%CsPbBr3就能实现高质量、无甲胺阳离子钙钛矿的制备,从而使得这种钙钛矿太阳能电池的短路电流密度达到24.52 mA/cm2,光电转换效率达到21.78%(图b)。更重要的是,优化后的钙钛矿电池能在工作状况下(100 mW/cm2光照、最大功率点跟踪)测试1000小时后,保持82%的初始效率(图c)。本工作提出了一种新的通过调控钙钛矿前驱液化学组成来制备高效率、高稳定性钙钛矿电池的方法,后续有望通过优化钙钛矿/电荷传输层界面,进一步提高钙钛矿电池的效率和稳定性。

本工作是以团队的谢立强老师作为第一作者、魏展画教授作为通讯作者完成的,课题组的研究生林克斌、卢建勋、冯文静、宋沛泉、严传钟、刘凯凯、沈莉娜以及团队的田成波老师参与了本工作。该研究项目还得到了国家自然科学基金(51802102, 2180510151902110)、福建省自然科学基金(No.2019J01057)、华侨大学科研基金(600005-Z16J0038600005-Z17Y0062)和华侨大学中青年教师创新能力提升计划(ZQN-PY607)的支持。

 

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11546

原文:Efficient and stable low-bandgap perovskite solar cells enabled by CsPbBr3-cluster assisted bottom-up crystallization approach

J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b11546