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使用 CsI 提高钙钛矿稳定性

2021/8/16 19:06:04      材料来源:化合物半导体

日本研究人员展示了 CsI 插层技术如何钝化缺陷并提高性能


由于钙钛矿型太阳能电池的结构在暴露于湿气、光或热后会分解,因此,钙钛矿型太阳能电池的坚固性有限,阻碍了消费者使用钙钛矿型太阳能电池。因此,在人们开始在屋顶上安装钙钛矿基太阳能电池板之前,需要增加钙钛矿型太阳能电池寿命的新配方,以培养消费者的信心。

现在,以日本金泽大学为首的一组科学家发现,将 CsI 添加到常用的 MAPbI3 钙钛矿结构中,可以大大提高所得器件的稳定性。

 

Cs 原子迁移并“嵌入”到晶格中,改进后的器件显示出高达 18.43% 的功率转换效率。

 

上图显示了 a) 原始 MAPbI3 膜和具有 b) 上层、c) 下层和 d) 双层 CsI 插层的钙钛矿膜的 SEM 图像。

 

“混合有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池是一项发展非常迅速的技术,”通讯作者 Shahiduzzaman 博士说。科学家们使用扫描电子显微镜证实,由于添加了 CsI,材料内部的晶粒尺寸也从 300 纳米增加到 700 纳米。

 

他们假设铯的嵌入减少了原子层之间的间距,因此空气中的水分不能轻易侵入。此外,表面变得更光滑,从而允许电荷到达电极。通讯作者 Tetsuya Taima 说:“我们的方法使我们能够生产出对 CsI 插层进行精确控制的层。”

上图显示了在 40% 至 50% 相对湿度条件下,在无紫外线过滤器的环境空气中储存的未封装PSC的标准化PCE与时间的关系(插图显示了CsI插层后钙钛矿晶体结构的变化)。


参考资料

'Double-layer CsI intercalation into an MAPbI3 framework for efficient and stable perovskite solar cells' by LiangLe Wang et al; Nano Energy (2021)

 

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