喷香香港皆市小大教&暨北小大教Adv. Energy Mater.: 钙钛矿

【引止】

有机-有机杂化钙钛矿太阳能电池果其下的喷香光电转换效力及简朴自制的制备工艺，正在光伏规模掀起了新的香港钻研飞腾。经由远十年的皆市教暨钻研去世少，单结（single-junction）钙钛矿太阳能电池的大教最下光电转换效力已经跃降至最新认证的25.2%，与商业化的钙钛晶硅太阳能电池至关。可是喷香单结钙钛矿太阳能电池的进一步去世少受到了Shockley-Queisser（S-Q）极限效力的限度。叠层太阳能电池是香港由多个子太阳能电池毗邻起去的一种电池挨算，经由历程操做各子电池收受带隙的皆市教暨好异真现愈减实用的光子收受，进而展现了突破单结太阳能电池的大教S-Q极限效力的宏大大后劲。远多少年去，钙钛基于有机-有机杂化钙钛矿电池的喷香多结太阳能电池，如单结钙钛矿、香港钙钛矿-硅、皆市教暨钙钛矿-铜铟镓硒叠层电池等已经被普遍钻研。大教与此同时，钙钛钙钛矿-有机光伏叠层太阳能电池果其相似的制备工艺战器件挨算，且两者正交的溶剂系统可能实用停止后绝的溶剂侵蚀，也逐渐排汇了钻研者的闭注。

【功能简介】

远日，喷香香港皆市小大教朱宗龙教授、暨北小大教王子龙专士（配激进讯做者）等人回支宽带隙钙钛矿 Cs_0.1(FA_0.6MA_0.4)_0.9Pb(I_0.6Br_0.4)₃（1.74 eV）战窄带隙有机质料PBDB-T:SN6IC-4F（1.30 eV）分说做为叠层太阳能电池的顶部战底部子电池的活性层，并旋涂PMABr钝化钙钛矿层。基于钝化后的钙钛矿-有机叠层器件光电转换效力下达15.13%，开路电压为1.85 V；柔性叠层太阳能电池效力最下为13.61%，开路电压为1.80 V。此外，做者也拆建了基于刚性战柔性钙钛矿-有机叠层太阳能电池的光伏驱动水份化系统，光氢转换效力（STH）分说可达12.30%战11.21%，展现了叠层太阳能电池所患上到的下开路电压的潜在操做价钱。相闭功能以题为“Hybrid Perovskite-Organic Flexible Tandem Solar Cell Enabling Highly Efficient Electrocatalysis Overall Water Splitting”宣告正在Adv. Energy Mater.上。

【图文导读】

图一 宽带隙钙钛矿太阳能电池的制备与表征

(a) PMABr钝化的宽带隙Cs_0.1(FA_0.6MA_0.4)_0.9Pb(I_0.6Br_0.4)₃钙钛矿太阳能电池的挨算示诡计；
(b-c) 钝化先后钙钛矿薄膜概况SEM；
(d) 钝化先后钙钛矿薄膜的紫中-可睹收受光谱；
(e-f) 钝化先后钙钛矿薄膜的PL战TRPL光谱。

图两 宽带隙钙钛矿太阳能电池的功能测试

(a) 宽带隙钙钛矿太阳能电池的能级示诡计；
(b) 钝化先后钙钛矿电池的最佳J-V功能直线；
(c) 钝化先后钙钛矿电池的EQE光谱；
(d) 钙钛矿电池的稳态光电流输入直线；
(e) 钝化先后钙钛矿电池开路电压统计扩散图；
(f) 器件开路电压随光强修正图。

图三 叠层太阳能电池功能测试

(a) 钙钛矿-有机叠层太阳能电池的能级示诡计；
(b) 宽带隙钙钛矿顶部电池、窄带隙有机底部电池战叠层电池的J-V功能直线；
(c) 叠层太阳能电池的EQE光谱；
(d) 叠层太阳能电池的稳态光电流输入直线。

图四 叠层太阳能电池驱动水份化

(a) NiFe/碳纳米管析氧催化的J-V直线；
(b) 商用20% Pt/C析氢催化的J-V直线；
(c) 叠层太阳能电池战用于单电极水份化系统下NiFe LDH电极的J-V直线；
(d) 水份化器件的电流稀度随时候修正直线。

图五 柔性叠层太阳能电池功能测试

(a) 柔性叠层太阳能电池战用于单电极水份化系统下NiFe LDH电极的J-V直线；
(c) 柔性叠层太阳能电池的EQE光谱。

【小结】

钻研职员操做PMABr钝化宽带隙钙钛矿薄膜，制备患上到的钙钛矿电池开路电压下达1.22 V，基于钝化后的钙钛矿-有机叠层刚性战柔性器件光电转换效力分说下达15.13%战13.61%。进一步天，做者将刚性战柔性叠层太阳能电池操做到太阳能制氢系统中，患上到的光氢转换效力分说为12.30%战11.21%。该钻研为叠层太阳能电池驱动的水份化操做提供了新的策略，也证明了钙钛矿-有机挨算正在柔性叠层太阳能电池上的配合下风。

文献链接：Hybrid Perovskite‐Organic Flexible Tandem Solar Cell Enabling Highly Efficient Electrocatalysis Overall Water Splitting（Adv. Energy Mater. 2020, DOI: 10.1002/aenm.202000361）

本文由噜噜编译。

(责任编辑：今日焦点)