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宁波材料所在高效率柔性钙钛矿太阳能电池领域取得新进展

仪表网 2023-04-14
仪表网 研发快讯】随着光伏技术的快速发展,具有高效率和低成本特性的钙钛矿太阳能电池(PSCs)受到了越来越多的关注,未来具有替代传统晶硅电池的潜力,尤其是柔性钙钛矿太阳能电池(f-PSCs)在光伏建筑(BIPV)、分布式发电、便携式设备充电等领域具有广阔的应用前景,成为当前光伏领域研究的热点。
 
  然而到目前为止,柔性钙钛矿太阳能电池所取得的光电转换效率(PCE)仍旧落后于基于导电玻璃的刚性器件,这主要是由于在柔性衬底上沉积均匀和高质量的钙钛矿薄膜具有很大挑战。
 
  为了解决这一问题,中国科学院宁波材料技术与工程研究所葛子义研究员领导的有机光电材料与器件团队通过自下而上的策略,对电子传输层与钙钛矿层之间的界面进行修饰,向电子传输层中预埋3-氨基丙酸氢碘酸盐(3AAH),进而在锚定钙钛矿晶粒生长的同时还提升了电子传输层的质量。
 
  通过这种方法,钙钛矿薄膜在退火-冷却过程中产生的残余拉伸应力被有效释放,并转化为微压应力,钙钛矿体缺陷与界面处缺陷密度显著降低,所制备的柔性钙钛矿太阳能电池性能得到了大幅度提升,获得了23.4%的优异光电转换效率,也是目前国际上报道的柔性钙钛矿电池最高效率之一。另外,机械耐弯折性能也得到显著提高,在弯曲半径为5毫米、循环弯曲4000次后仍可以保持初始PCE的84%以上。
 
  这一策略为弥补柔性和刚性器件之间光电转换效率的差距提供了一个新的思路,推动了柔性钙钛矿太阳能电池的产业化应用研究。相关成果以“Pre-buried ETL with bottom-up strategy towards flexible perovskite solar cells with efficiency over 23%”为题发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202214788)上。宁波材料所博士生孟员员为该论文的第一作者,宁波材料所葛子义研究员和刘畅研究员为该论文的通讯作者。
 
  相关研究得到了国家杰出青年基金(21925506)、国家自然科学基金(U21A20331、81903743、22005322、22279151)等项目的支持。
 
  图(a)预埋3AAH的柔性钙钛矿太阳能电池器件结构以及J-V特性曲线;(b) 柔性器件在曲率半径为5mm下的机械耐弯折性能
 
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