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钙钛矿太阳能电池
2016-05-20  |          【 】【打印】【关闭

  作为最具代表性的第三代光伏技术,基于有机-无机杂化钙钛矿材料的固态太阳能电池因制造成本低、工艺过程简单、颜色多彩可调及可制备在柔性基底上等优点,被认为是极具发展潜力的新一代光伏技术。经过近5年的发展,钙钛矿太阳能电池已获得超过20%的光电转换效率,性能接近碲化镉、铜铟镓硒等传统薄膜电池,民用前景十分广泛。中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室功能薄膜与界面研究部姜辛研究员和邱建航博士所在小组主要针对杂化钙钛矿材料能级调控、高质量钙钛矿薄膜制备方法探索级全无机钙钛矿电池的制备等方面开展研究工作。具有代表性的成果如下:

  1)研究部邱建航博士曾通过在合成CH3NH3PbI3材料过程中掺入Br杂质,制备出对对波长为400~650 nm的太阳光有更高的转换效率的卤素混合型钙钛矿材料CH3NH3PbI2Br,以TiO2纳米线阵列为电子传输层,所制备的全固态电池开路电压增加了将近0.1 V,电池总光电转换效率提高近20%Qiu, J. H., et al., Nanoscale, 5, 3245, 2013)。

  1.a)“TiO2纳米线阵列/卤素混合型钙钛矿”全固态太阳能电池结构示意图,(b-c)电池的能级结构,(d-f)电池的SEM截面图、IPCEIV曲线

  2)研究部成员开发出了一种采用两步旋涂-中间滴加反极性溶剂的方法制备高质量蓝紫色钙钛矿薄膜。与传统分步旋涂过程相比,这种方法改进了常规一步旋涂过程中所滴加的反极性溶剂的浸润性,在保证膜致密性的同时,进一步提高了膜的吸光性能。申请人团队以这种蓝紫色钙钛矿薄膜为基础,制备出了光电转换效率超过16%的光伏电池(Qiu, J. H. and Jiang, X. et al., J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 3689)。

  2. 两步旋涂-中间滴加反极性溶剂方法制备高质量蓝紫色CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的实验过程及器件光电转换性能

功能薄膜与界面研究部

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