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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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胡勁松課題組在鈣鈦礦太陽能電池界面鈍化新策略方面取得進(jìn)展
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胡勁松課題組在鈣鈦礦太陽能電池界面鈍化新策略方面取得進(jìn)展 2023-05-17 | 編輯：lry | 【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】 雜化鈣鈦礦太陽能電池中表面缺陷通常作為主導(dǎo)非輻射載流子復(fù)合的深缺陷更容易形成。各種表面鈍化試劑被用來鈍化鈣鈦礦層的表面懸空鍵（特別是具有低形成能鹵化物空位引起的未配位Pb離子缺陷）。其中，有機(jī)氯化物通過形成強(qiáng)的Pb-Cl鍵可以提供有效的鈍化效果，但氯離子容易進(jìn)入鈣鈦礦晶格，扭曲鉛鹵八面體結(jié)構(gòu)，引起器件性能與穩(wěn)定性的問題。 在國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院的大力支持下，化學(xué)所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡勁松課題組近年來致力于理解鈣鈦礦表面的缺陷鈍化機(jī)制并發(fā)展相應(yīng)策略來提升器件轉(zhuǎn)換效率與穩(wěn)定性（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141 (45), 18075；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60 (30), 16388； Natl. Sci. Rev. 2021, 8 (8), nwab047；Mater. Today 2022, 52, 250）。 最近，該課題組開發(fā)了一種不同于傳統(tǒng)有機(jī)氯鹽鈍化的區(qū)域選擇多位點(diǎn)有機(jī)氯分子鈍化新策略，實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池器件。研究者設(shè)計(jì)合成了兩種含有3個(gè)Cl原子的三對氯苯基苯（TCBP）空間異構(gòu)體（如下圖）。利用理論模擬研究了兩個(gè)有機(jī)分子中的Cl原子間距和FAPbI3鈣鈦礦中最常見相鄰碘離子間的距離。發(fā)現(xiàn)當(dāng)分子中Cl原子的距離與鈣鈦礦中碘離子間的距離高度匹配時(shí)，其不飽和的Pb（碘空位）可以被更好地鈍化。與均三對氯苯基苯（135-TCBP）相比（結(jié)合能為-1.57 eV），偏三對氯苯基苯（124-TCBP）與鈣鈦礦的相互作用更強(qiáng)（結(jié)合能為-2.11 eV），可以提供更高效的鈍化效果，表明含多鈍化氯位點(diǎn)的有機(jī)分子鈍化存在位點(diǎn)區(qū)域選擇性。使用這種含有最佳Cl原子分布的有機(jī)分子，實(shí)現(xiàn)了認(rèn)證效率為25.02%的鈣鈦礦太陽能電池，并且在持續(xù)光照下連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)后仍可保持90%的初始效率。這項(xiàng)工作為分子構(gòu)型和缺陷鈍化之間的關(guān)系提供了新的理解，也為發(fā)展高效鈍化策略實(shí)現(xiàn)高效率穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池提供了新思路。 相關(guān)研究成果近日發(fā)表于Journal of the American Chemical Society期刊上（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145 (10), 5872-5879）。論文第一作者為博士后吳勁澎，通訊作者為薛丁江研究員和胡勁松研究員。 區(qū)域選擇多位點(diǎn)氯原子鈍化新策略實(shí)現(xiàn)高效鈣鈦礦電池器件 分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2023年5月17日 |
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