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华侨大学吴季怀课题组在Nano Energy发表稀土离子掺杂钙钛矿太阳能电池研究成果

来源:华侨大学 日期:2020-08-11 加入收藏

 
  近日,华侨大学材料科学与工程学院吴季怀教授课题组在钙钛矿太阳能电池领域取得重要研究进展,研究成果以“Low-temperature processed rare-earth doped brookite TiO2scaffold for UV stable, hysteresis-free and high-performance perovskite solar cells”(DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105183)为题发表在国际期刊Nano Energy。该论文由华侨大学独立完成,第一作者是该校材料学院2017级博士生郭琪瑶,通讯作者为材料学院吴季怀教授。 

  NanoEnergy(《纳米能源》)是Elsevier出版社旗下国际纳米能源领域公认的顶级期刊,2020年影响因子为16.602,在能源材料领域具有重要影响力。

  作为新一代太阳能电池,有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)在过去的十年里,凭借其光电转换效率(PCE)的迅速提升,在光电能源领域崭露头角并引起学术界以及产业界的广泛关注。虽然目前PCE处于领先地位的PSCs大多采用锐钛矿型TiO2来作为介孔电子传输层(ETL)。但是,J-V迟滞现象、高温处理以及光稳定性仍然是限制PSCs商业化的主要挑战。为此,我们实施了四种有利的设计,即低温处理、稀土离子掺杂、紫外光稳定的板钛矿TiO2支架以及SnO2致密ETL来提高电池光电性能以及光稳定性。

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(a) 电池器件结构示意图;(b)Sc3+调控的SnO2/板钛矿TiO2支架可有效地调整能级排列并改善器件内部载流子动力学;(c)刚性PSC最佳PCE达到21.75%;(d) 柔性PSC最佳PCE达到11.80%,充分证明所设计功能层的普遍适用性。

  结果表明,通过无烧结工艺制备的板钛矿型TiO2介孔支架,可获得均匀覆盖、无孔洞的高质量钙钛矿薄膜。良好的能级排列以及载流子传输情况共同促进了器件性能的提升。最终,优化后的PSC实现了21.75%的PCE,并且具有良好的紫外光稳定性。

  上述研究工作得到国家自然科学基金和华侨大学研究生创新基金的大力支持。
 
 
 

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