冠醚提高钙钛矿太阳能电池的稳定性

2021-07-09 16:14:47
导读 EPFL 科学家们使用了一种前所未有的多模式主客体络合方法,大大提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性,同时减少了铅释放到环境中。钙钛矿是由金

EPFL 科学家们使用了一种前所未有的多模式主客体络合方法,大大提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性,同时减少了铅释放到环境中。

钙钛矿是由金属卤化物和有机成分制成的杂化化合物,在一系列应用中显示出巨大的潜力,例如 LED 灯、激光器和光电探测器。他们的主要贡献是在太阳能电池领域,他们准备超越市场并取代其硅同行。

高效和稳定太阳能电池的主要候选材料是甲脒碘化铅钙钛矿,它显示出强大的光捕获能力。然而,它们的稳定性仍然是一个问题,特别是在限制其光电应用的环境和操作条件下。

现在,由 EPFL 基础科学学院的 Michael Grätzel 教授领导的科学家合作团队通过开发“多模式主客体复合策略”来应对这一挑战。该策略发表在Nature Communications 上,涉及使用冠醚的成员,冠醚是一种环状化合物,其环状原子结构类似于冠。

研究人员使用 dibenzo-21-crown-7 制造甲脒碘化铅钙钛矿太阳能电池。他们用铯金属离子证明了这种协同方法的效率,冠醚对此表现出很强的亲和力。作为一种载体,冠醚在钙钛矿薄膜的界面处组装,并将铯离子输送到其内部。

参与该研究的 Jovana V. Milić 博士解释说:“我们使用这种多峰主客体络合物来同时调节钙钛矿薄膜的表面及其整体成分。”

“看到光活性甲脒碘化铅钙钛矿可以在潮湿环境条件下稳定一年多,这也非常令人兴奋,”该研究的第一作者、EPFL 科学家 Hong Zhang 博士说。

整体效果是钙钛矿太阳能电池的稳定性大大提高,功率转换效率超过 24%,运行稳定性增强,在连续运行 500 小时内保持 95% 以上的性能。作为额外的好处,冠醚还有助于结合铅离子,减少它们释放到环境中。

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