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广西大学在碳基无空穴钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展

发布日期:2024年03月19日    浏览次数:1651

    近日,我院周立亚教授&陈培灿助理教授团队在碳基无空穴钙钛矿太阳能电池研究取得重要进展,相关研究成果以“Eu-based Porphyrin MOF Enables High-performance Carbon-based Perovskite Solar Cells”为题发表于国际顶级期刊Small。

 

  碳基无空穴钙钛矿太阳能电池由于其低制作成本和简易制备流程,有希望成为下一代光伏器件的领跑者。然而,由于碳基钙钛矿太阳能电池界面接触不良、钙钛矿与碳电极之间能级失配导致其光电转换效率相对较低。

 

  针对这一难题,广西大学周立亚&陈培灿团队基于Eu3+-Eu2+氧化还原穿梭对和具有疏水性、独特吸收光谱、丰富路易斯碱基团的卟啉(TCPP)有机配体构建一种2D Eu-TCPP MOF纳米片,并将其引入钙钛矿层与碳电极界面处。实验结果表明,MOF中的铕离子利用氧化还原穿梭效应有效抑制缺陷的产生;TCPP配体有效钝化Pb2+缺陷,并提升钙钛矿薄膜疏水性。此外,利用Förster共振能量转移效应,提高了光利用率。同时,Eu-TCPP MOF的引入实现更好的能级对齐和紧密的界面接触,提高空穴从钙钛矿层到碳电极的提取效率。最终,碳基无空穴MAPbI3钙钛矿太阳能电池实现18.13%的光电转换效率;与此同时,优化后的器件在65-85%高湿度环境下存放5500小时后仍有初始效率的80.6%。此项工作为理性设计高效稳定的碳基无空穴钙钛矿太阳能电池提供全新的视角。

 

  本论文第一作者为广西大学硕士生吴东祺,通讯作者为广西大学周立亚教授与陈培灿助理教授。该研究得到了国家自然科学基金(No. 22101057;No. U20A20206)和广西自然科学基金(No. 2022GXNSFDA080005)等项目的资金支持。