【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，《自然·通訊》(Nature Communications)在線發(fā)表了武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院臺啟東教授課題組關(guān)于柔性鈣鈦礦太陽能電池的最新研究成果。論文題為“Spontaneous bifacial capping of perovskite film for efficient and mechanically stable flexible solar cell”(《鈣鈦礦薄膜自發(fā)雙面覆蓋實現(xiàn)高效且機械穩(wěn)定的柔性太陽能電池》)。武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院金俊君博士為論文的第一作者，武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院臺啟東、陳志文和北京大學(xué)深圳研究生院孟鴻、胡釗等老師為共同通訊作者，武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院為第一署名單位。
柔性鈣鈦礦太陽能電池(F-PSCs)憑借輕量化和機械耐久性的優(yōu)勢，在光伏建筑一體化、便攜式及可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，且在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)領(lǐng)域的室內(nèi)光伏應(yīng)用中，也表現(xiàn)出巨大的潛力。因此，開發(fā)高效穩(wěn)定的F-PSCs成為研究熱點。然而，由于F-PSCs的鈣鈦礦薄膜主要由多晶材料構(gòu)成，其脆性晶界(GBs)在彎曲條件下易產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變裂紋，從而限制了F-PSCs的性能和穩(wěn)定性。
該研究通過引入4-(甲氧基)芐胺氫溴酸鹽(MeOBABr)作為前驅(qū)體添加劑，實現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜的原位雙面覆蓋。自發(fā)形成的MeOBABr覆蓋層使晶界凹槽(GBG)變平，在彎曲過程中有利于釋放晶界的機械應(yīng)力，從而增強了鈣鈦礦薄膜的強度和穩(wěn)定性。同時，覆蓋層的形成還釋放了薄膜內(nèi)部的殘余應(yīng)變并有效鈍化了其表面缺陷。此外，MeOBABr的分子極性引起鈣鈦礦表面能帶的彎曲，進一步促進了界面電荷的提取和傳輸。最終，在引入MeOBABr前驅(qū)體添加劑下，基于NiOx/PTAA雙空穴傳輸層所制備的倒置F-PSCs，在AM 1.5G光照下光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)達到23.72%(認(rèn)證效率22.9%)，在1000 lux室內(nèi)光照下PCE高達42.46%，并且器件還表現(xiàn)出優(yōu)異的彎曲耐久性。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金委的資助以及來自武漢大學(xué)科研公共服務(wù)條件平臺在材料結(jié)構(gòu)表征方面的支持和幫助。同時，該工作也得到了武漢大學(xué)劉勝院士、林乾乾教授、西南交通大學(xué)唐關(guān)琦副研究員、湖北大學(xué)李金華教授和中國科學(xué)院深圳先進電子材料研究所劉曉偉副研究員等合作者在材料表征測試方面的幫助。
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