王晓峰教授团队研究成果在《美国化学会志》上发表

时间:2021-09-06    点击:

  近日,我院王晓峰教授团队在双钙钛矿太阳能电池的研发方面取得突破。研究成果以“Organic Dye/Cs2AgBiBr6 Double Perovskite Heterojunction Solar Cells”为题,于2021年9月1日在线发表于Journal of the American Chemical Society杂志上。

  作为非铅钙钛矿材料的佼佼者,双钙钛矿Cs2AgBiBr6由于其良好的光电特性、热稳定性以及环境无毒等性质受到广泛研究。但由于材料具有较宽的带隙,目前基于其制备的太阳能电池的光电转化效率仍然较低。

  在课题组之前的工作中,已经证实了使用叶绿素敏化的二氧化钛作为电子传输层能够提高Cs2AgBiBr6双钙钛矿太阳能电池的光吸收能力,进而提高电池的光电转化效率 (JACS 143, 2207-2211, 2021)。为了进一步提高电池的光电转化效率,降低原材料的获取难度,以及更加深入地对电池界面间的电荷传输过程进行研究,课题组选取了3种商业化的吲哚染料,并基于其制备了相应的染料/双钙钛矿异质结太阳能电池。得益于吲哚染料对电池光电流的贡献,Cs2AgBiBr6双钙钛矿太阳能电池的光电转化效率首次被提升至4.23%。经过研究发现,电池光电性能的提升,除了得益于在染料和双钙钛矿之间存在的Z型电荷传输方式,还包括Cs2AgBiBr6具有传输空穴的能力,使得染料中激发的空穴能够通过Cs2AgBiBr6的子带隙传输到spiro-OMeTAD,提高了电池内部的电荷传输效率。该工作将染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池进行了有机结合,并对其工作机理进行了深入探究,为该类型光伏器件的开发以及进一步的拓展研究铺平了道路,具有重要的科学意义。

 

染料/双钙钛矿异质结太阳能电池的光电流-电压曲线和电池内部的电荷传输路径

  论文第一作者为吉林大学物理学院2018级凝聚态物理专业博士研究生王宝宁,通讯作者为王晓峰教授。该工作得到了国家自然科学基金面上项目的资助。

  论文全文链接:https://doi.org/10.1021/jacs.1c07200

 

 

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