厦门柔性电子研究院
福建省协同创新院柔性电子产业技术分院
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柔性钙钛矿太阳电池性能的全面提升

2018年9月,陕西师范大学的刘生忠教授等人在Advanced Materials上发表了一篇“Record Efficiency Stable Flexible Perovskite Solar Cell Using Effective Additive Assistant Strategy”的文章,报道了他们在柔性钙钛矿电池领域取到的先进成果。

1 (a)不使用二甲基硫醚制备得到钙钛矿晶粒表面的扫描电镜图;(b)使用二甲基硫醚制备得到钙钛矿晶粒表面的扫面电镜图;(c)丁内酯(GBL)溶解二甲基硫醚和碘化铅前后的傅里叶变换红外光谱图;(d)使用二甲基硫醚制备钙钛矿的反应原理图。

研究者发现通过使用二甲基硫醚(DS)与钙钛矿中的Pb2+发生螯合作用,能够极大程度上提高钙钛矿的结晶质量和尺寸(如图1所示)。

2 (a)钙钛矿电池结构示意图;(b)使用二甲基硫醚(DS)和不使用DS制备得到的柔性钙钛矿电池的电流密度-电压曲线图。

通过应用该项技术,刘教授团队将柔性钙钛矿太阳电池的世界纪录提升至18.40%(如图2所示)。

3 (a)经过5000次不同曲率半径弯曲实验后DS-柔性钙钛矿电池效率衰减折线图;(b)经过不同天数储放后两种钙钛矿电池性能衰减图(嵌入图为储存60天后两种电池表面光学照片);(c)未使用DS制备得到电池表面原子力显微镜图;

(d)使用DS制备得到电池表面原子力显微镜图。

此外,二甲基硫醚的存在还能一定程度上提高钙钛矿表面的粗糙度,以此提升光吸收性能。(如图3所示)

钙钛矿材料近些年来成为了科研界重点关注对象,尤其在太阳电池方面的应用,转换效率提升迅猛,是柔性太阳电池的热点材料。钙钛矿柔性电池的转换效率以及稳定性能的提升是决定其市场应用的关键因素。通过使用新型的二甲基硫醚(DS)材料,研究人员不仅完成了对柔性钙钛矿太阳电池的性能突破性提升,还在电池稳定性等各方面取得了重大进展。在生产方面,二甲基硫醚(DS)对于生产稳定性能够起到改善作用。这中材料的应用完成了对于柔性钙钛矿太阳电池的性能的全面提升,对于它的市场应用前景有着重要意义。