太阳能电池最新Science:基于α相甲酰亚胺碘化铅的高效稳定太阳能电池

【引言】

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池一直是能源领域的研究热点。在众多的研究对象中，甲酰亚胺碘化铅(FAPbI₃)被认为是能够创造高效太阳能电池的最佳材料之一。然而，这种材料非常容易进行相变。如当环境潮湿时，黑色的α相(感光相)很容易转化为黄色的δ相(一种六角形的非钙钛矿晶相)。为了稳定材料，通常的研究会将甲胺、铯等混合离子添加到材料当中。然而，这些添加剂不仅会增大FAPbI₃的带隙，还会大大降低材料的热稳定性能。

【成果简介】

韩国国立蔚山科学技术院的Sang Il Seok（通讯作者）团队研究发现，通过改进添加方法可以有效优化FAPbI₃的性能。研究人员通过将二氯亚甲基联胺（MDACl₂）作为添加剂对FAPbI₃的α相进行掺杂，可以使得太阳能电池的能量转换效率达到23.7%，并且在600小时的全太阳光辐照操作后，能量转换效率依然可以维持在这一水平。将未进行包覆化的器件在150℃空气中进行退火处理20个小时以后，其能量转换效率有所降低，但依然能够达到初始效率的90%左右的水平。这些数据和现象表明，通过新型掺杂的FAPbI₃太阳能电池具有优异的热稳定性和湿度稳定性，为制备高效稳定的太阳能器件提供了新的思路。2019年11月08日，相关成果以题为“Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of α-phase formamidinium lead iodide”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 FAPbI₃:xMDACl₂的制备

图2 器件性能

图3 MDACl₂掺杂导致缺陷和氯离子变化

图4 长期稳定性测试

文献链接：Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of α-phase formamidinium lead iodide（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aay7044）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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