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交大科研人员实现基于内封装策略的高效柔性光伏技术成果研究

日期:2022-06-01    点击数:     来源:

对于柔性钙钛矿太阳能电池,表面缺陷和水氧侵蚀对器件的效率和工作稳定性造成了不利的影响。先前的研究报道了低维钙钛矿材料通过后退火工艺作为钝化层结合到器件中。然而,所产生的过量热能将存在诱导钙钛矿分解的风险,从而导致器件退化。此外,疏水绝缘材料的应用是防止水氧侵入的另一种方法。尽管如此,由于难以控制精确的厚度,疏水绝缘材料的引入会阻隔电池器件的电荷转移和传输,降低器件性能。

针对以上钙钛矿太阳能器件中存在的问题,西安交通大学吴朝新团队开发了一种使用可光固化交联分在柔性器件中的“内封装”策略。改性层通过羧基(C=O)基团与活性层表面相互作用,有效地减少了深浅能级陷阱,从而抑制了界面复合。此外,由聚合的界面层改性的钙钛矿薄膜表现出较好的疏水性和防止铅泄漏的能力,有助于提高器件的稳定性。采用这种策略,柔性钙钛矿太阳能电池器件的效率分别为20.86% (0.07 cm2)和16.75% (24 cm2),并具有优异的工作稳定性和机械柔韧性。同时,基于室内场景的常见光源环境,我们进一步验证了柔性模组的优越性(在白光和黄光LED的照射下,效率分别为30.73%和26.48%)。

这项工作表明这种温和内封装的策略可以同时提高柔性钙钛矿模块的效率和稳定性,从而加速柔性钙钛矿在工业领域的应用。

该项研究工作以题目为“丙烯酸苄酯催化柔性钙钛矿太阳能电池及组件的光诱导交联聚合”(Photoinduced Cross Linkable Polymerization of Flexible Perovskite Solar Cells and Modules by Incorporating Benzyl Acrylate)近期发表于国际期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials,2022论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202202408)(影响因子18.808)。第一作者是课题组博士生朱欣怡同学。董化副教授,吴朝新教授和郗俊特聘研究员为共同通讯作者。西安交通大学为第一作者单位和唯一通讯作者单位。该工作得到自然科学基金委项目(编号61935016)等的支持。论文的表征和测试也得到了西安交通大学分析测试共享中心的支持。

吴朝新教授团队长期研究新型功能材料的“光-电”与“电-光”物理机制及其器件应用如太阳能电池与发光二极管,近期有多项重要成果发表于国际顶级期刊:《科学进展》(ScienceAdvances),《焦耳》(Joule),《先进材料》(Advanced Materials),《先进功能材料》(Advanced Functional Materials),《德国应化国际版》(Angewandte Chemie International Edition),《纳米能源》(Nano Energy)等,更多研究内容可参见吴朝新教授主页:http://zhaoxinwu.gr.xjtu.edu.cn

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