科学新知:2021 Angew. Chem. Int. Ed.,绿色化学合成材料如何维持PSC的高效率并降低成本

  Angewandte Chemie (IF 15.336)于2021年12月刊登瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) Mohammad Khaja Nazeeruddin、Yi Zhang与考纳斯理工大学(Kaunas University of Technology, KTU) Vytautas Getautis等人的研究成果。混合卤化铅钙钛矿太阳能电池 (perovskite solar cell, PSC) 已成为硅基太阳能电池的潜在竞争对手。其功率转换效率 (power conversion efficiency, PCE) 的大幅提升,已接近商业化的突破点。Hole-transporting Material (HTM) 是高效稳定的PSC器件所需的典型化合物之一。然而HTM当从实验室转化为大规模制造时,其复杂的结构通常会在合成方案中有增加成本与产生有害物质等问题。为了可以透过使用简单、经济和绿色化学制程且不牺牲效率的方式来大量扩展PSC,此处作者使用基于环丁烷的空穴选择性材料,以降低成本和不利的环境影响。

  过程透过光学、电化学、光物理和光伏测量揭示不同侧臂碎片对环丁烷中心核心的影响。结果发现,环丁烷碎片提高了最后HTM的玻璃化转变温度,使其更加无定形且形态稳定。此外,与spiro-OMeTAD相比,以环丁烷为中心的HTM有更佳的空穴漂移迁移率值,高达10−4 cm2 Vs−1个数量级。其中基于V1366的PSC,达到21%的高效率,并具有出色的长期稳定性。重要的是,作者制造的钙钛矿太阳能模块表现出超过19 %的创纪录效率,有效面积为30.24 cm2这项研究的结果,涵盖了钙钛矿太阳能电池技术成功实施的主要要求。

Current Density 19% perovskite V1366
novel hole-transporting materials perovskite solar cell

基于取代环丁烷的新型空穴传输材料的合成路线。

PL intensity perovskite V1366 Spiro
J-V curves of the PSCs V1244 V1321 V1366

基于V1244、V1321和 V1366 作为 HTM 和 spiro-OMeTAD 作为参考的 PSC 的 J-V 曲线(反向扫描)b) spiro-OMeTAD 和 V1366 的 J-V 滞后。

本文关键词:hole-transporting material、空穴传输材料、cyclobutane、环丁烷、perovskite solar cell、钙钛矿太阳能电池

原文: https://doi.org/10.1002/anie.202113207

Green Chemistry Synthetic Materials perovskite solar cell

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