近日，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在綠色長(zhǎng)壽命碳基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究中取得重要進(jìn)展，在國(guó)際材料科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Journal of Energy Chemistry》（中國(guó)科學(xué)院一區(qū)，TOP期刊，IF:14.90）和《Chemical Engineering Journal》（中國(guó)科學(xué)院一區(qū)，TOP期刊，IF:13.20）上連續(xù)發(fā)表了題為“Promoting hole mobility in carbon-based perovskite solar cells by p-type doping of P3HT to lower its hole reorganization energy”和“Decreasing internal reorganization energy via inactivating iodine defects to optimize Marcus-Gerischer charge mobility for high-performance carbon-based perovskite solar cells”的研究論文。兩篇論文均以蘭州理工大學(xué)為第一完成單位，主要由碩士研究生達(dá)世紀(jì)、博士研究生李彩霞完成，劉文武副研究員為第一通訊作者，孔令斌教授為共同通訊作者。
針對(duì)碳基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電效率以及光生空穴抽取效率低的問(wèn)題，提出了通過(guò)p-型摻雜劑N,N-二甲基苯銨四（五氟苯基）硼酸鹽（DMA-TPFB）調(diào)控P3HT空穴傳輸層中光生空穴的抽取能力，增加的高密度空穴P3HT+會(huì)產(chǎn)生空穴極化子屏蔽效應(yīng)，降低了激子解離重組能（λED）、電荷擴(kuò)散轉(zhuǎn)移重組能（λCDT）和非輻射電荷復(fù)合重組能（λCR），使空穴重組能λRE 從0.633降低到0.280 eV，從而提升P3HT空穴遷移率；經(jīng)DMA-TPFB摻雜的器件實(shí)現(xiàn)了18.78%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），顯著高于對(duì)照器件的15.87%。未封裝的目標(biāo)器件在室溫、相對(duì)濕度40%-60%的空氣中老化720小時(shí)后，仍保持了初始效率的75%。
針對(duì)碳基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中鈣鈦礦晶格缺陷問(wèn)題，提出了在3D鈣鈦礦MAPbI3薄膜中通過(guò)添加適量含路易斯酸堿的分子7-溴-1,1,1-三氟-2-庚酮C7H10BrF3O(BTH)成功實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦界面路易斯酸堿缺陷態(tài)的精準(zhǔn)調(diào)控。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨BTH分子的添加鈣鈦礦晶格中，由于BTH分子中的-Br,-O,-F路易斯堿官能團(tuán)與鈣鈦礦晶面缺陷的配位及氫鍵作用，有效減小了鈣鈦礦晶面及晶界的晶格畸變能，與缺陷態(tài)鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)相比較，BTH修復(fù)的晶格中平均鍵長(zhǎng)LPb-I收縮、平均鍵角θPb-I-Pb增大，降低了電子重組能 λe和空穴重組能λh，從而提高空穴和電子的電荷轉(zhuǎn)移率和遷移率及電池光電性能。以上研究成果有望在商業(yè)化鈣鈦礦電池及疊層電池領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。（圖/文：劉文武；審核：張飛龍）
甘公網(wǎng)安備 62010002000207號(hào)