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科学新知:2021 Adv. Energy Mater. (IF 29.368), 超越 22% PCE! 无MA无Br钙钛矿太阳能电池

  Advanced Energy Materials (IF 29.368) 于近期发表一项研究成果。研究团队使用 n-propylammonium chloride (PACl) 作为 methylammonium chloride (MACl) 的替代品,获得更稳定和高效率的 α-phase formamidinium lead iodide (FAPbI3) 钙钛矿太阳能电池 (PSC)。

  为了让基于 FAPbI3 的钙钛矿太阳能电池实现高效率,科学家通常会添加 methylammonium chloride (MACl) 于前驱体溶液中,希望透过 MACl 达到相稳定性及改善晶粒尺寸和结晶度。然而,钙钛矿中 MA 的不稳定性,却限制了器件的长期稳定性。

  在此研究中,研究人员使用 n-propylammonium chloride (PACl) 代替 MACl,使添加 PACl 后的钙钛矿晶粒尺寸增加。与 MA 阳离子不同的是,propylammonium cation 离子可钝化晶界,从而减少带隙的变化。透过太阳光模拟器和标准电池校正,研究团队对太阳能电池的光伏特性进行分析。研究结果发现,使用 20 mol% PACl 添加剂的钙钛矿太阳能电池 实现了超过 22.2% 的功率转换效率,这是无 MA 和无 Br 钙钛矿太阳能电池中效率最高的一种。量子效率测量系统除了用于太阳能电池的EQE (External Quantum Efficiency) 光谱分析,同时对于太阳能电池在太阳光模拟器下的短路电流,也提供了Jsc (short-circuit current density) 的比对,以证明实验的真确性。

  研究结果更显示,添加 PACI 的钙钛矿,其载流子寿命从 405 ns 增加到 2110 ns,显著增加了五倍以上;而 MACl 添加剂仅观察到四倍的载流子寿命。此外,由于在块状钙钛矿上原位形成的阻挡层,PACl 对水分的稳定性比 MACl 好得多。

科学新知:2021 Adv. Energy Mater. (IF 29.368), 超越 22% PCE! 无MA无Br钙钛矿太阳能电池 Perovskite FAPbI3 PACl additive J V curve

基于 FAPbI3 和 20 mol% PACl 添加剂的 J-V 曲线。

科学新知:2021 Adv. Energy Mater. (IF 29.368), 超越 22% PCE! 无MA无Br钙钛矿太阳能电池 Perovskite solar cell MA free and Br free High Efficiency

无 MA、无 Br 高效钙钛矿太阳能电池摘要。

科学新知:2021 Adv. Energy Mater. (IF 29.368), 超越 22% PCE! 无MA无Br钙钛矿太阳能电池 Perovskite solar cell MA free and Br free PCE
科学新知:2021 Adv. Energy Mater. (IF 29.368), 超越 22% PCE! 无MA无Br钙钛矿太阳能电池 Perovskite solar cell MA free and Br free PCE EQE
科学新知:2021 Adv. Energy Mater. (IF 29.368), 超越 22% PCE! 无MA无Br钙钛矿太阳能电池 Perovskite solar cell MA free and Br free EQE

关键词: 钙钛矿、Perovskite、PSC、太阳能电池、Solar Cell、太阳光模拟器、 Solar Simulator 、量子效率、Quantum Efficiency

原文: https://doi.org/10.1002/aenm.202102538

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