科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。
科技工作者之家 2021-12-23
近年来,钙钛矿材料因其优异的光电性能,成为光电器件领域中具有应用前景的光电材料之一。目前钙钛矿太阳电池光电转换效率已达25.5%,但是钙钛矿材料对辐射、湿度等敏感,暴露在大气条件下容易降解,严重影响其使用。因此,开发高性能、高稳定和具有自修复功能的钙钛矿太阳电池器件尤为重要,具有挑战性。
钙钛矿太阳电池在空气环境中工作时,水分是导致其分解的关键因素之一。鉴于此,研究人员将聚乙烯吡咯烷酮引入钙钛矿吸光材料,使得制作的太阳电池具有较强的自修复功能,湿度稳定性得到明显提升。聚乙烯吡咯烷酮是一种长链绝缘聚合物,具有高密度的极性羰基,将其引入太阳电池中,可以包裹MAPbI3,形成疏水“屏障”,阻止水分子的入侵。它还能与甲胺离子(MA+)的-NH2基团形成氢键相互作用(图1),抑制甲胺的分解和挥发,从而提高电池“自愈”能力。此外,聚乙烯吡咯烷酮能够与碘甲胺形成中间络合物,抑制钙钛矿晶体的成核速度。聚乙烯吡咯烷酮的引入,实现了电池多次自修复(图2),显著提升了电池的工作寿命,并使得钙钛矿薄膜缺陷减少,晶粒增大,提高了电池的光电转化效率。
研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院“西部之光”人才培养计划项目以及“欧洲地平线2020”计划项目的支持。
论文链接 图1. (a)和(b)钙钛矿材料在水分子存在下的降解途径;MAI和含有聚乙烯吡咯烷酮的MAI在DMSO-d6溶液中的1H NMR谱图(c)和13C NMR谱图(d);(e)聚乙烯吡咯烷酮与MAI摩尔比为1:1混合制备的MAI、聚乙烯吡咯烷酮的FTIR光谱,箭头为C=O和CH3的伸缩振动峰;(f)不同浓度聚乙烯吡咯烷酮溶液下钙钛矿膜的XRD谱图;(g)含有和没有聚乙烯吡咯烷酮的O 1s在200小时后的XPS图。 图2. 含有(a)和不含(b)聚乙烯吡咯烷酮的薄膜,显示了水蒸气喷涂60秒后,自修复30秒后的状态变化;(c)钙钛矿薄膜自修复过程示意图;(d)含有6 mg mL-1聚乙烯吡咯烷酮的钙钛矿太阳能电池在65±5%相对湿度下的湿度稳定性。来源:中国科学院
原文链接:http://www.cas.cn/syky/202112/t20211223_4819386.shtml
版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。
电话:(010)86409582
邮箱:kejie@scimall.org.cn
世界首例无金属钙钛矿型铁电体制备成功
化学所在钙钛矿电池空穴传输材料方面取得新进展
新型催化剂制备氢气价格便宜量又足
钙钛矿“纳米胶囊”助力稳定钙钛矿太阳能电池的高通量印刷制备
宁波材料所在柔性钙钛矿太阳能电池领域取得进展
研究透视:Angew综述-全无机钙钛矿电池
透明太阳能技术:引领未来浪潮
1-苯基-2-吡咯烷酮
1-环己基-2-吡咯烷酮
科学家刷新反型钙钛矿电池效率记录 为钙钛矿电池研究开辟新方向