Nano Letters报道西北工业大学黄维院士团队在原位界面调控助力高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池的新成果

2020年07月14日 09:33  点击:[]

近期,西北工业大学柔性电子前沿科学中心(西安柔性电子研究院)首席科学家黄维院士团队陈永华教授课题组在原位界面调控助力高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池方面取得了新进展,研究成果以In Situ Interface Engineering for Highly Efficient Electron-Transport-Layer-Free Perovskite Solar Cells”为题,于77日在国际顶级期刊Nano Letters在线发表,黄维院士、陈永华教授和夏英东教授为共同通讯作者,李德力博士后在读博士晁凌峰和在读硕士陈畅顺该文章第一(共同第一)作者

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c01689。

1. ETL-free PSCs的原位界面调控、器件结构和性能。

钙钛矿太阳能电池(PSCs)近年来取得一系列突破。它有望满足人们对清洁、低廉能源的需求。对于大多数高效PSCs来说,电子传输层和空穴传输层是器件结构中不可缺少的部分。这些结构耗费材料增加制备难度、提升成本引入一些不利的因素,如不稳定性、老化和电流回滞等。因此,人们希望通过移除PSCs的传输层,制备出简化器件结构的PSCs,如无电子传输层钙钛矿太阳能电池(ETL-free PSCs),来实现低耗材、易制备、低成本PSCs。目前,普遍通过提升薄膜质量,引入修饰层匹配电极和钙钛矿薄膜能级等方案,来提升ETL-free PSCs的性能。然而,简化结构PSCs的效率仍与全结构PSCs有较大差距且修饰层的加入,引入新的材料和工艺,这与简化结构的理念相违背。

作者采用甲胺醋酸(MAAc)离子液体钙钛矿前驱溶液制备了高效ETL-free PSCs,与传统需要引入额外界面层不同MAAc既是溶剂也是界面偶极层,揭示了在ITO电极上,通过物理吸附残留的MAAc极性分子,在原位构建一个偶极层的机制,探明了原位界面修饰降低了电极功函数,产生了有助于电荷收集并阻止界面电荷复合的原位能带弯曲。最终ETL-free PSCs效率达到21.08%。这是迄今为止ETL-free PSCs最高报道。

本工作得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划、中央高校基础研究经费等经费的支持。

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