Nature Energy：钙钛矿太阳能电池新记录23.2%

【引言】

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池自从2009年被发现以来，一路高歌猛进效率突飞猛进效率一度达到22.1%，其发展之迅猛可谓前所未见。目前，钙钛矿型太阳能电池(PSCs)的商业化仍然要求电池拥有高效率和良好的长期环境稳定性。进一步发展性能更好的钙钛矿太阳能电池的关键仍然是空穴传输材料与钙钛矿间的能级匹配问题。目前实验室高效率钙钛矿太阳能电池所用的空穴传输材料主要是spiro-OMeTAD和PTAA，发展一种新的能级适配的空穴传输材料对于突破钙钛矿太阳能电池的最高效率变得至关重要。

【成果简介】

近日，韩国化学技术研究所（KRICT）的Jaemin Lee教授等人发展了一种命名为DM的氟端空穴传输材料，并且制备出了效率突破至23.2%的高效稳定钙钛矿太阳能电池。

【图文简介】

图1 空穴传输材料的光学、电学和热学特性表征

(a-b). spiro-OMeTAD和DM的化学结构式；

(c). spiro-OMeTAD和DM的紫外可见吸收光谱；

(d). spiro-OMeTAD和DM的循环伏安曲线；

(e). spiro-OMeTAD和DM的玻璃化转变温度曲线(DSC)。

图2 分别使用spiro-OMeTAD和DM作为空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的性能对比

(a). 钙钛矿太阳能电池的SEM截面图；

(b-c). 器件有效面积分别为0.0939 cm²和0.991 cm² 的J-V曲线；

(d). 25个面积为0.0939 cm²器件的效率统计分布图；

(e). DM添加量与效率依赖关系。

图3 基于DM的钙钛矿太阳能电池的光伏性能

(a). 分别基于sprio-OMeTAD和DM的钙钛矿太阳能电池的J-V曲线；

(b). DM和sprio-OMeTAD的能带结构；

(c). 两种空穴传输材料制备电池的效率统计图；

(d). DM和sprio-OMeTAD的电荷复合寿命。

图4 基于DM的钙钛矿太阳能电池的热稳定性和光稳定性

(a). 含有和不含有掺杂剂的DM粉末的DSC曲线；

(b). 不同温度下DM和sprio-OMeTAD钙钛矿太阳能电池的效率稳定性；

(c). 60摄氏度下DM基钙钛矿电池的长时间热稳定性测试；

(d). 一个太阳能长时间照射下，DM基钙钛矿电池的长时间光稳定性测试。

【小结】

研究者通过开发新了一种新的空穴传输材料（DM），成功地突破了钙钛矿太阳能电池的效率极限，达到23.2%的效率，并且具有良好的环境稳定性。这为推动钙钛矿太阳能电池的进一步发展做出重要贡献。

文献链接：A fluorene-terminated hole-transporting material for highly efficient and stable perovskite solar cells (Nature Energy, 2018, DOI: 10.1038/s41560-018-0200-6)

本文由材料人编辑部新能源学术组金也供稿，材料牛编辑整理。

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