网站整改中

综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话：021-64321087
  • 商业服务电话：13918059423
  • 技术服务电话：13918059423
  • 联系人：崔老师 
  • 服务邮箱：shxtb@163.com
  • 地址：上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

科学家破解钙钛矿电池寿命基因难题

日期： 2023-11-06
浏览次数:
来源：中国科学院


中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所、中国科学院光伏与节能材料重点实验室研究员潘旭和田兴友团队，与韩国成均馆大学教授Nam-Gyu Park、华北电力大学教授戴松元合作，在反式钙钛矿太阳电池研究方面取得新突破。该研究首次发现了钙钛矿阳离子面外分布不均匀是影响电池性能的主要原因，并通过设计1-（苯磺酰基）吡咯（PSP）作为添加剂均匀化钙钛矿薄膜相分布，获得了26.1%的光电转换效率（PCE）。11月2日，相关研究成果加速在线发表在《自然》（Nature）上。?
钙钛矿太阳电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于新概念太阳能电池。经过多年发展，传统的界面钝化及结晶调控方法在较大程度上推动了电池效率的提升，但近年来在相关研究中电池效率提升的速度明显放缓，遇到了“瓶颈”?？蒲腥嗽狈⑾指祁芽蟊∧つ谕豢杀苊獾姆⑸喾掷胂窒?。该团队前期工作表明有效管理卤素相分离有助于提高器件性能。高效率钙钛矿材料往往通过采用纯碘体系下的阳离子掺杂组分获得，尤其是FA1-xCsxPbI3体系，不同的阳离子组分在钙钛矿体相面外方向的分布对钙钛矿体相载流子扩散及界面抽取至关重要。研究阳离子面外方向分布，有助于探讨钙钛矿体相载流子动力学过程，更有望推动钙钛矿太阳电池效率的进一步提升。然而，钙钛矿体相的不同阳离子组分分布以及影响电池稳定性和效率损失的原因尚不清楚。?
基于此，该团队从FA1-xCsxPbI3体系出发，通过元素定量分析，探究了甲脒（FA）与铯（Cs）阳离子的纵向分布，结合飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）与X射线光电子谱（XPS），剖析并发现了无机Cs阳离子倾向于沉积在薄膜底部、有机FA阳离子在薄膜上界面处富集。以此为基础，该研究探析了钙钛矿薄膜晶相分布，通过掠入射X射线衍射（GIXRD）与薄膜截面的透射电镜（TEM）分析，证明了在薄膜底部存在面间距较小的晶相，且在薄膜底部显示出与富Cs钙钛矿相关的特征信号。上述实验说明阳离子面外方向的梯度不均匀分布，这是首次可视化验证了钙钛矿薄膜的阳离子组分在面外不均匀分布。?
研究团队采用原位试验方法进一步分析了这种梯度不均匀分布的原因，发现了不同阳离子在结晶及相转变过程中的速率差过大是导致组分不均匀的主要原因。进而，该团队设计了PSP分子以弥补不同阳离子间的结晶与相转速率差，制备出均匀化的钙钛矿薄膜。这种阳离子组分均匀分布的钙钛矿薄膜有效抑制了由底部富Cs相带来的准I型能级排列，提升了载流子寿命及扩散长度，加强了载流子界面抽取。?
该研究利用PSP策略制备的反式钙钛矿太阳电池，获得了26.1%的最高效率、25.8%的认证效率。此外，经2500小时最大功率电追踪后（MPPT），未封装的器件仍保持初始PCE的92%的可靠运行稳定性。该研究表明通过均匀化钙钛矿组分面外分布可获得优异电池性能，这开辟了提升电池器件稳定性的新途径，有望打破钙钛矿太阳电池的效率瓶颈，为进一步提升高效、稳定的钙钛矿太阳电池提出了明确方向，对推动PSCs走向商业化发展具有重要意义。?
研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金和合肥物质院院长基金等的支持。南方科技大学的科研人员参与研究。?
Hot News / 相关推荐
  • 2025 - 06 - 20
    点击次数: 31
    ...


    来源：X-MOL近年来，稀土掺杂的光子雪崩荧光凭借其独特的高阶非线性发光特性，吸引了全球研究者的关注。光子雪崩现象源自镧系离子掺杂体系中激发态粒子之间的能量正反馈循环，使得系统在极微弱的激发或环境扰动下，展现出指数级的发光强度突变。这一特性使其在低成本超分辨率成像、超灵敏光学传感、以及多物理场耦合探测等领域展现出巨大潜力。光子雪崩的高阶非线性响应是多重物理过程协同作用的结果，涉及激发态和基态吸收、...
  • 2025 - 06 - 20
    点击次数: 32
    ...


    来源：Science Direct智能有机室温磷光（RTP）材料具有感知和响应外部刺激的能力，通过表现出不同的长寿命、发光颜色和附加特性来实现这一功能，这使它们成为先进防伪技术的有希望的候选材料。与其他刺激（例如机械力、电场和磁场、离子、温度）相比，水是一种理想的外部刺激，因为它容易获得、价格低廉且环保。然而，由于水分子会猝灭三线态激子，水致变色的RTP材料往往属于猝灭型。因此，基于葫芦[8]脲（...
  • 2025 - 06 - 19
    点击次数: 128
    ...


    2025年6月18日下午，在上海师范大学化学与材料学院的会议室，海关总署、上海海关第二次来上海市稀土协会开展调研座谈，主要针对稀土全产业链追溯体系建设、标准应用与海关协同防控，以及近期企业在通关方面遇到的实际问题开展交流，海关总署风险防控局（上海）信息处、上海海关风险防控分局的多位领导、协会的六家稀土磁材企业以及上海市稀土学会等相关代表约20人出席本次会议?；嵋橛尚岣泵厥槌ご拗心咧鞒?，协会副会长...
  • 2025 - 06 - 19
    点击次数: 181
    ...


    2025年6月18日下午，在上海师范大学化学与材料学院的会议室，海关总署、上海海关第二次来上海市稀土协会开展调研座谈，主要针对稀土全产业链追溯体系建设、标准应用与海关协同防控，以及近期企业在通关方面遇到的实际问题开展交流，海关总署风险防控局（上海）信息处、上海海关风险防控分局的多位领导、协会的六家稀土磁材企业以及上海市稀土学会等相关代表约20人出席本次会议?；嵋橛尚岣泵厥槌ご拗心咧鞒郑岣被岢?..
    • Copyright ?Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位：上海市稀土协会　指导单位：上海市稀土材料开发应用办公室　承办单位：上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务