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大連理工大學Joule:LD MHP 薄膜提高柔性鈣鈦礦機械可靠性

閱讀:1568      發布時間:2021-11-30
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科研專欄 / ENLITECH


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第一作者: 董慶順,陳敏,劉宇航
通訊作者: 史彥濤,Nitin P. Padture

DOI: 10.1016/j.joule.2021.04.014


為了實現基于 α 相甲脒碘化鉛 (FAPbI 3 ) 的高效鈣鈦礦太陽能電池 (PSC) ,通常在前體溶液中添加甲基氯化銨 (MACl),主要是因為相穩定性和晶粒尺寸的改善和結晶度。然而,鈣鈦礦中 MA 的不穩定性限制了器件的長期穩定性。Joule (IF 41.248) 今年6月刊登了一項有關柔性PSC的研究,研究人員透過低維 (low-dimensional, LD) 金屬鹵化物鈣鈦礦 (metal-halide perovskite, MHP) 薄膜覆蓋層,同時提高效率、運行穩定性和機械可靠性。


鈣鈦礦太陽能電池 (PSC) 在功率轉換效率 (PCE) 和運行穩定性方面取得了很大進展,盡管如此,卻很少有人關注到機械可靠性。機械可靠性對于柔性鈣鈦礦太陽能電池 (flexible PSCs, f-PSCs) 來說非常重要。在此研究中,研究人員在 f-PSC 的 3D MHP 光吸收薄膜上,以低維金屬鹵化物鈣鈦礦 (LD MHP) 薄膜覆蓋。透過金屬鹵化物鈣鈦礦薄膜,研究人員增強了光載流子提取,提供對環境的保護,并「密封」3D MHP 薄膜上的表面缺陷。同時,也降低了彎曲時開裂的傾向。


Highlights

● 斷裂力學為提高柔性PSC的力學穩定性提供了理論依據
● 3-CBAI選擇性地與PbI2反應,在3D鈣鈦礦薄膜晶界處原位生長低維(LD)鈣鈦礦

● LD/3D鈣鈦礦薄膜增強了柔性PSC的力學穩定性

● LD/3D鈣鈦礦基柔性PSC獲得了21.0%的最高光電轉換效率


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透過光焱科技量子效率測量系統,研究結果顯示 f-PSC 的 PCE (21.0 %) 、操作穩定性 (T90 = >800 h) 和彎曲耐久性 (T80 = 20,000 次拉伸彎曲循環) 有顯著的同步改進。


光焱科技量子效率測量系統除了用于太陽能電池的EQE (External Quantum Efficiency) 光譜分析,同時對于太陽能電池在太陽光模擬器下的短路電流,也提供了Jsc (short-circuit current density) 的比對,以證明實驗的準確性。


圖表解析

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LD/3D 和 3D MHP 薄膜 f-PSC 的性能 


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f-PSC 的操作穩定性和彎曲耐久性


推薦儀器

SS-X太陽光模擬器

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SS-X系列太陽光模擬器是一款A+光譜等級的超級太陽光模擬器。

  1. 具備更低的光譜失配誤差,數據更好更準確,文獻發表沒困擾;

  2. 自動變光強測試分析理想因子n與更高的1sun;

  3. 更高的1sun維持工作時數與更簡便的操作與維護。

QE-R 量子效率測試系統

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可信賴性

  1. 擁有ISO17025 量子效率光電校正實驗室認證之設備制造商;

  2. 國際期刊提及之設備制造商;

  3. 量子效率量測儀 出貨量超過五百臺;

  4. 測量結果大量被高引論文及高影響因子期刊采用。


KA6000測試軟件

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KA6000 – *的鈣鈦礦電池 IV 測量和分析軟件



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