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太陽能電池前沿每周精選丨0527-0602
納米人 納米人 2019-06-09
1. 蘇州大學Angew.: 氯化銨誘導凝固SnO2用于高性能鈣鈦礦太陽能電池

平面結構的有機-無機鈣鈦礦太陽能電池由于結構簡單,易于制造而備受關注。由于高電荷遷移率和化學穩定性,SnO2電子傳輸層引起了廣泛研究。蘇州大學Li Liang團隊了一種簡便有效的策略來同時調整SnO2的電子特性,并鈍化鈣鈦礦和SnO2之間界面處的缺陷。具有氯化銨誘導的凝結的SnO2膠體的鈣鈦礦太陽能電池表現出21.38%的效率,無回滯現象。器件的穩定性得到了極大的改善。

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Liu, Z. , Deng, K. , Hu, J. and Li, L., Coagulated SnO2 Colloids for High Performance Planar Perovskite Solar Cells with Negligible Hysteresis and Improved Stability. Angew. Chem. Int. Ed.. 2019

Doi:10.1002/anie.201904945.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2019049

 

2. 化學所Joule:6.3%效率!單組分有機太陽能電池的最高值

傳統的有機太陽能電池(OSC)包括供體和受體的兩種組分。單組分OSC(SCOSC)高效器件的開發仍然極具挑戰。中科院化學所Li WeiweiLi Cheng團隊設計了一種新的雙功能共軛聚合物,其含有作為供體的強結晶主鏈和作為受體的芳香族側鏈。在高溫(230 °C)退火下,主鏈和苝酰亞胺側鏈都可以自組裝成有序的納米結構。這實現了有效的電荷傳輸和低電荷復合,從而SCOSC的效率達到6.3%,這是單組分的最高效率。同時,器件還具有優異穩定性。連續光照300小時后,效率保持率超過 90%。

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Feng, G., Li, J. et al. Thermal-Driven Phase Separation of Double-Cable Polymers Enables Efficient Single-Component Organic Solar Cells. Joule,2019

Doi:https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.05.008.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435119302478

 
3. 占肖衛AEM綜述:非富勒烯n型有機半導體,用于鈣鈦礦太陽能電池

與無機半導體和/或富勒烯衍生物相比,非富勒烯n型有機半導體具有溫加工,柔韌性和分子結構多樣性,并且已廣泛用于鈣鈦礦太陽能電池(PSC)。北京大學占肖衛團隊總結了在PSC中,起電子傳輸、界面改性、添加劑和光吸收層材料作用的非富勒烯n型有機半導體的最新進展。還討論了基于非富勒烯的PSC的挑戰和未來方向。

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Zhang, M., Zhan, X., Nonfullerene n‐Type Organic Semiconductors for Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2019, 1900860. https://doi.org/10.1002/aenm.201900860

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201900860

 

4. Zhu Kai最新Joule:25.9%效率!高效鈣鈦礦-CIGS疊層太陽能電池

疊層太陽能電池包括窄帶和寬帶隙吸光層,是實現超高效率和低制造成本最佳光伏器件之一。對于窄帶隙CIGS薄膜底部電池而言,高效的多晶寬帶隙頂部電池的開發仍是一個挑戰。美國國家可再生能源實驗室Zhu Kai團隊采用PEAI和Pb(SCN)2添加劑,制備了高效寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池(1.68 eV(FA0.65MA0.20Cs0.15)Pb(I0.8Br0.23),實現了20%的效率。PEA+和SCN-產生的協同效應,不僅提高了鈣鈦礦膜質量和結晶度,減少了過量PbI2的形成,而且使得薄膜的缺陷密度更低和提高載流子遷移率(~47 cm2 V-1s-1)和壽命(~2.9 μs)。當通過這種方法制造的半透明1.68 eV鈣鈦礦頂部電池與1.12 eV CIGS底部電池疊層后,4個子電池串聯的電池效率可達25.9%。

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Kim, D. H., Muzzillo, C. P. et al. Bimolecular Additives Improve Wide-Band-Gap Perovskites for Efficient Tandem Solar Cells with CIGS. Joule, 2019

Doi:https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.04.012.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435119302107

 

5. Nano Lett.:有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池柔韌性的納米力學方法

鈣鈦礦太陽能電池的機械柔韌性以及高功率轉換效率正在引起越來越多的關注。除了現有的經驗方法,例如循環彎曲試驗,近日,蔚山科學技術院Myoung Hoon SongJu-Young Kim研究團隊展示了鈣鈦礦材料本身的拉伸性能。測量自立式鈣鈦礦材料的拉伸性能至關重要,因為(1)拉伸性能代表了太陽能電池中薄膜型鈣鈦礦層的實際機械性能,包括各種缺陷的影響,以及(2)鈣鈦礦的變形行為可以使用具有拉伸性質作為輸入的固體力學來分析太陽能電池的任何變形狀態下的層。通過在循環彎曲變形期間功率轉換效率的降低,發現MAPbI3基柔性太陽能電池的臨界彎曲半徑在0.5和1.0mm之間。該發現與基于通過原位拉伸測試發現的MAPbI3的1.17%的彈性變形極限確定的0.66mm的臨界彎曲半徑很好地吻合。掃描電子顯微鏡觀察和空穴納米壓痕測試表明,鈣鈦礦層中粗裂紋的形成是柔性鈣鈦礦太陽能電池中觀察到的功率轉換效率降低的主要原因。

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Ahn, S.-m. Song, M.-H. Kim, J.-Y. et al. Nanomechanical Approach for Flexibility of Organic?Inorganic Hybrid Perovskite Solar Cells. Nano Lett. 2019.

DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00796

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b00796

 

6. JMCA:AIE陰極修飾層提升鈣鈦礦太陽能電池的性能和穩定性

近日,武漢大學Zhen Li聯合南昌大學Yiwang Chen制備了一種新的醇溶性AIE活性PTN-Br季銨鹽,并作為Ag電極與PCBM之間的界面層(CIL)。該CIL可使Ag電極的功函數(WF)降低,改善了陰極界面接觸,加快電子傳輸遷移率,抑制界面復合受,器件的最大功率轉換效率(PCE)達到17.44%,超過了 沒有PTN-Br作為CIL的對比器件(15.14%)。 此外,由于PTN-Br在紫外區域的吸收,基于PTN-Br的PVSCs具有優異的紫外線穩定性,在紫外線照射5小時后,其保持了原始PCE的72.8%,超過對照組的30%。

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Ti, J. Li, Z. Chen, Y. et al. Enhanced performance and stability of p-i-n perovskite solar cells by utilizing an AIE-active cathode interlayer .JMCA 2019.

DOI:10.1039/C9TA02488C

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ta/c9ta02488c

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