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可低温溶液加工的高效平面异质结钙钛矿太阳电池器件

2018-06-25 10:09:29  来源:内容来源于网络 浏览量:6002次
【导读】浙江韦德国际1946手机版高分子科学与工程学系、硅材料国家重点实验室陈红征教授团队的李昌治研究员小组开发了一种免掺杂有机空穴传输材料,实现可低温溶液加工的高效平面异质结钙钛矿太阳电池器件(光电转换效率达18.6%)。

近日,浙江韦德国际1946手机版高分子科学与工程学系、硅材料国家重点实验室陈红征教授团队的李昌治研究员小组开发了一种免掺杂有机空穴传输材料,实现可低温溶液加工的高效平面异质结钙钛矿太阳电池器件(光电转换效率达18.6%)。相关工作“Dopant-Free Hole-Transporting Material with a C3h Symmetrical Truxene Core for Highly Efficient Perovskite Solar Cells”由黄础熠和傅伟飞等发表于《Journal of the American Chemical Society》上。


太阳能作为最丰富的清洁能源年达地表辐射总量8000倍于当前人类能源年度需求总量,开发高光-电转换效率、低成本的清洁能源技术因此引人关注。从2009至今的七年时间内,有机胺卤化铅(例如甲胺碘化铅)为活性层的钙钛矿太阳电池发展迅速,原型器件最高效率可以和具有60年发展历史的晶硅电池相媲美,成为受关注的新兴太阳电池技术。但是,钙钛矿电池中关键的传输层材料发展相对滞后,例如常用的空穴传输材料PEDOT:PSS、Spiro-OMeTAD和PTAA表现出能级不匹配、制备成本相对较高、掺杂工艺复杂、以及长期稳定性差等不足,成为钙钛矿太阳电池发展的制约因素之一。


本研究中,我们报道了一种新型空穴传输层材料,Trux-OMeTAD由C3h对称性的三聚茚(Truxene)内核、二苯胺端基以及正己基侧链组成。这种平面刚性全共轭有机分子具有热驱动自组装特性,适当退火处理可以实现免掺杂条件下优异的空穴迁移率。同时材料具有匹配的能级和适宜表面能,可优化上层钙钛矿结晶生长并钝化钙钛矿缺陷态。最终,以Trux-OMeTAD 空穴传输材料制备的p-i-n型钙钛矿太阳电池,在AM 1.5G的光源光照下,测得18.6%的光电转化效率。这也是目前为止基于免掺杂有机空穴传输层p-i-n型钙钛矿太阳电池中报道的最高效率。该工作初步揭示了有机空穴传输层与钙钛矿吸光层之间的相互构效关系,并为开发新型传输层材料和制备高效钙钛矿太阳电池提供了新思路。

 
Abstract Image
 


C. Huang+, W. Fu+, C.-Z. Li,* Z. Zhang, W. Qiu, M. Shi, P. Heremans, A. K.-Y. Jen,* and H. Chen.* Dopant-Free Hole-Transporting Material with a C3h Symmetrical Truxene Core for Highly Efficient Perovskite Solar Cells, J. Am. Chem. Soc.2016,138, 2528–2531



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