搜索熱:絕緣老化 渦流
掃一掃 加微信
荒野行动pc版怎么全屏 > 新聞資訊 > 行業動態 > 消息正文
廉價高性能的鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸材料
發布:Iron_MAN10   時間:2019/8/13 8:44:43   閱讀:90 
分享到新浪微博 分享到騰訊微博 分享到人人網 分享到 Google Reader 分享到百度搜藏分享到Twitter

今年是鈣鈦礦太陽能電池(PSC)誕生的第十年,在過去的十年中鈣鈦礦太陽能電池取得了令人矚目的發展,器件效率從最初的3.8%飛速增長到了24.2%。有機空穴傳輸層材料的引入,有利于提高鈣鈦礦太陽能電池的穩定性,效率和壽命。現有商業化空穴傳輸材料Spiro-OMeTAD分子合成周期長、產率低、成本高、需要摻雜導致穩定性低等缺點限制了基于該類分子的PSCs的產業化,且以該材料為空穴傳輸層的PSCs的光電轉換效率PCE基本達到上限。近日,南方科技大學的許宗祥課題組通過設計合成可作為空穴傳輸材料的新型酞菁分子,并應用于PSCs,實現進一步提高電池的效率和壽命,優化電池結構,降低成本,對于解決能源短缺和環境問題具有重要的科學意義。

傳統的空穴傳輸材料Spiro-OMeTAD為代表的芳胺類化合物由于其結構多樣性、易于調節的前線軌道能級、較好的成膜能力和高的熱穩定性與形態穩定性,在多個技術領域也受到了極大的關注。氮原子的易氧化和有效傳輸正電荷的能力,使芳胺基團成為強電子給體。然而,由于芳胺的非平面構象及核心氮與芳基之間的扭曲,芳胺化合物大部分是無定形的。這降低了芳胺化合物的電荷載流子遷移率,并導致芳胺化合物需要p型摻雜,這些摻雜又會進一步降低器件的穩定性。另外,芳胺的偽三維共軛結構及其在空穴傳輸材料中的螺旋槳構象阻止了鈣鈦礦與空穴傳輸材料之間的緊密接觸,從而降低了鈣鈦礦的電荷提取率。而且其合成復雜,售價昂貴。

許宗祥課題組在前期研究工作中,已發表多個基于烷烴修飾的高性能酞菁基非摻雜空穴傳輸材料(Sol. RRL, 2018, 2, 1800050;Nano Energy, 31 (2017) 322–330;J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 24416–24424)。為提高酞菁空穴傳輸層與鈣鈦礦活性層的相互作用,從分子設計角度出發,結合理論計算,該課題組原創性地將甲氧基修飾的三苯胺基團引入到酞菁分子上,通過結合三苯胺基團自身的優點和銅酞菁的剛性大π共軛平面和高載流子遷移率特性,開發出新一代具有潛力的免摻雜鈣鈦礦空穴傳輸材料,該材料通過分子動力學模擬證實其在平行于酞菁核的取向上具有更強的π-π相互作用,實現非摻雜條件下高載流子遷移速率。將該材料免摻雜應用在鈣鈦礦太陽能電池上,獲得19.7%的轉換效率(為目前已報道的免摻雜酞菁空穴材料的最高紀錄之一)。
 

并且器件在960小時內仍能保持92%的初始效率,穩定性遠高于Spiro-OMeTAD。同時許宗祥團隊進行了成本分析,計算出其成本比Spiro-OMeTAD低將近20倍。該工作為非摻雜空穴傳輸材料研發提供了新的思路,也將進一步推進鈣鈦礦太陽能電池產業化成為可能。
 

這一成果近期發表在Advanced Energy Materials 上,并被選為封面,文章的第一作者是南方科技大學研究助理馮垚淼和本科生胡啟錕。

原文(掃描或長按二維碼,識別后直達原文頁面,或點此查看原文https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201901019):

High‐Performance and Stable Perovskite Solar Cells Based on Dopant‐Free Arylamine‐Substituted Copper(II) Phthalocyanine Hole‐Transporting Materials
Yaomiao Feng, Qikun Hu, Ehsan Rezaee, Minzhang Li, Zong-Xiang Xu, Andrea Lorenzoni, Francesco Mercuri, Michele Muccini
Adv. Energy Mater., 2019, 9, 1901019, DOI: 10.1002/aenm.201901019


來源:X-MOL
 
相關信息
   標題 相關頻次
 《Science》:無機材料外延薄膜制備新方法 可改善鈣鈦礦太陽能電池材料的儲光能力
 1
 《自然》《科學》一周(7.20-7.26)材料科學前沿要聞
 1
 Al(OH)3阻燃劑含量對麥秸纖維/廢舊聚丙烯再生復合材料性能的影響
 1
 Chem:液相合成發白光量子點的新突破
 1
 EOC增韌PLA共混物的制備及性能
 1
 GH2132鐵基高溫合金表面等離子滲氮層的熱穩定性
 1
 Nd對Zr基非晶合金形成能力、熱穩定性及耐腐蝕性的影響
 1
 Solar RRL:三元策略實現功能多樣的有機太陽能電池
 1
 Ti-15-3合金冷變形納米組織的熱穩定性
 1
 表面機械研磨對H13鋼表面性能的影響
 1
 不溶性硫磺熱穩定性分析
 1
 不同配比粉煤灰/聚丙烯復合材料的性能
 1
 材料前沿最新綜述精選(2017年9月第1周)
 1
 超寬工藝窗口抗溶劑法制備高效大面積鈣鈦礦太陽能電池器件
 1
 純PVC和CaCO3/PVC復合材料的熱降解動力學
 1
 大連化物所等制備出高溫穩定的高載量單原子催化劑
 1
 單晶鈣鈦礦太陽能電池:超高光電轉換效率
 1
 氮對奧氏體型熱作模具鋼組織和性能的影響
 1
 低鉛穩定劑“綠化”PVC制品
 1
 頂刊動態 | Science:7月材料前沿科研成果十大精選
 1
 頂刊封面: 三月材料領域優秀成果十大精選
 1
 多巴胺交聯二氧化鈦/鈣鈦礦薄膜用于全光譜連續輻照下高效率光穩定鈣鈦礦太陽能電池
 1
 芳綸漿粕纖維增強酚醛泡沫的微觀結構及性能
 1
 鈷對AlFeCuCrNi高熵合金組織和性能的影響
 1
 硅溶膠改性有機-無機雜化納米薄膜的制備及性能測試
 1
 激光打印機墨粉的熱重分析
 1
 幾種典型熱作模具鋼性能的對比
 1
 兩種典型聚合物基固體自潤滑材料的摩擦磨損性能
 1
 兩種新型熱作模具鋼的高溫性能對比
 1
 錳元素對Zr55Cu30Ni5Al10塊體金屬玻璃熱穩定性和力學性能的影響
 1
 納米SiO2改性澆注型聚氨酯的性能
 1
 南昌大學開辟柔性可穿戴電子設備運用鈣鈦礦太陽能電池新思路
 1
 青島能源所開發出新型高熱穩定性鋰鹽用于下一代高能鋰電池領域
 1
 清華大學深圳研究生院李寶華教授團隊ACS Appl. Mater. Interfaces: 一種簡單的表面重構方法助力存儲失效的高鎳三元正極材料“起死回生”
 1
 深圳先進院鈣鈦礦太陽能電池光伏遲滯機理研究取得進展
 1
 鈦摻入對Cu/Si(100)及Cu/SiO2薄膜體系熱穩定性的影響
 1
 鈦取代鋁對Cu46Zr46Al8非晶合金晶化行為的影響
 1
 碳含量對電弧增強反應磁控濺射方法制備BCN薄膜熱穩定性的影響
 1
 填補國際相關空白 我研發新型3D打印材料
 1
 新型奧氏體熱作模具鋼的顯微組織及性能
 1
 乙醇胺的熱穩定性試驗及其在核電站二回路系統的應用
 1
 制備工藝對銅包裹MoSi2復合粉體熱穩定性的影響
 1
一周新聞 Top 10
新品發布
專題報道