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《先进功能材料》报道华理新型太阳能电池研究新进展

  稿件来源: 材料学院  |   作者:钱岭  |  摄影:钱岭  |  编辑:宇澄  |  访问量:18823

    近日,材料科学与工程学院青年教师侯宇博士在新型太阳能电池关键材料的研究方面取得新进展,《先进功能材料》(Adv. Funct. Mater.)以“A Band-Edge Potential Gradient Heterostructure to Enhance Electron Extraction Efficiency of the Electron Transport Layer in High-Performance Perovskite Solar Cells”为题在线报道了其相关研究成果。

    溶液过程处理的有机-无机铅卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs),由于其高效、低成本、可制备柔性器件等关键优势成为现今非常有前景的光伏技术。电子传输层(ETL)作为钙钛矿太阳能电池的核心部件,由于其可以选择性地收集在钙钛矿光吸收层中产生的光生电荷载流子,并且防止载流子在界面处的复合,成为提高钙钛矿太阳能电池光电转换效率的决定性因素之一。针对平面异质结钙钛矿电池中氧化钛电子传输层较低的本征电子迁移率以及较高的迟滞效应等关键问题,该研究工作首次提出一种低温溶剂热法制备功能化SnO2/TiO2梯度渐变异质结,并将其应用于钙钛矿太阳电池ETL的结构设计中。

    梯度渐变异质结(Gradient Heterostructure,GHJ),由于其具有梯度变化的能级结构,可以促进电荷的定向迁移,因此被广泛应用于众多高效光伏器件中,如硅基太阳能电池和有机太阳能电池。在该研究工作中,SnO2/TiO2梯度渐变异质结构与传统的单层或双层ETLs相比,可以从钙钛矿中提取光生电子,梯度渐变的能带结构不仅能够使电子从低电子迁移率的氧化钛纳米粒子中有效传输至高电子迁移率的氧化锡纳米粒子中,同时还能进一步防止电子回流以减少电荷复合,从而保证了氧化锡成为电子传输的主要高速通道,有效促进光生载流子的分离及传输。基于该梯度渐变异质结电子传输层的PSCs的最高能量转换效率可达18.08%,且具有极小的迟滞效应。此外,多组分无机梯度渐变异质结构的设计也为优化光伏器件中的载流子传输行为提供了新的思路。

    近年来,侯宇博士在新型钙钛矿太阳能电池研究方面取得了一系列成果,分别发表在Adv. Funct. Mater. (2017, 1700878)、Nano Energy (2017, 36, 102-109)、Chem. Eur. J. (2017, 23, 5658-5662)及J. Mater. Chem. A (2016, 4, 6521-6526)上,并得到了国家自然科学基金青年基金项目、上海市“晨光计划”、上海市“青年科技英才扬帆计划”等项目的资助和支持。

发布日期:2017年05月18日09时21分
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