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科学新知:2021 Angew. Chem. Int. Ed., 近21% PCE 高质量高稳定 α-FAPbI3 钙钛矿

  Angewandte Chemie (IF 15.336) 期刊近期刊登瑞士洛桑联邦理工学院 Michael Grätzel 等人的研究成果。研究团队透过前体工程和晶粒锚定的组合策略,成功制作无 MA 且相纯稳定的α-FAPbI3 钙钛矿薄膜。

  出色的光电性能和高的热稳定性让 α-FAPbI3 (α-Formamidinium lead iodide) 成为钙钛矿太阳能电池最有希望的材料之一。然而,制作成分纯、相纯且稳定的 α-FAPbI3 却相当具有挑战性。在此研究中,研究团队透过以 FA 为基底的挥发性添加剂来设计前体溶液,完全抑制薄膜结晶过程中非钙钛矿 δ-FAPbI3 的形成,并将 4-tert-butyl-benzylammonium iodide 渗透到 α-FAPbI3 钙钛矿薄膜内部,以固定和稳定α相的晶粒。

  研究团队使用太阳光模拟器对钙钛矿太阳能电池的光伏特性进行分析,并搭配量子效率测量系统进行EQE (External Quantum Efficiency) 光谱分析。同时,也对太阳能电池在太阳光模拟器下的短路电流,进行Jsc (short-circuit current density) 的比对,以证明实验的真确性。研究结果显示,FAPbI3 钙钛矿太阳能电池的效率达到接近21%,为目前的最高值之一。此外,FAPbI3 钙钛矿太阳能电池更表现出高的热稳定性,在 50°C 下储存超过 1600 小时后仍保持其初始效率的约 90%,为制造高质量钙钛矿薄膜和光电器件开辟新的途径。

Perovskite FAAc FACI structure
Perovskite PCE EQE α-FAPbI3 solar simulator quantum efficiency
Perovskite J-V α-FAPbI3 solar simulator quantum efficiency

在反向扫描下测量具有不同浓度 FAAc 钙钛矿的 J-V 曲线。

Perovskite J-V current density α-FAPbI3 solar simulator

在反向扫描下测量的 IPA 中不同浓度 tBBAI 的 J-V 曲线。

Perovskite J-V PCE α-FAPbI3 solar simulator quantum efficiency
在反向扫描下测量的具有高 VOC 的钙钛矿 J-V 曲线。

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://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202112555

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