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    大牛Sang Il Seok團(tuán)隊(duì)最新Science：鈣鈦礦又獲新進(jìn)展！利用固有帶隙的α-相甲脒碘化鉛制備高效、穩(wěn)定的太陽能電池
    來源：本站 時(shí)間：2019-11-26 18:29:35 瀏覽：12158次

    【背景介紹】

    眾所周知，鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）可以通過更窄的帶隙吸收更寬的太陽光，具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率（PCEs）。在鹵化鉛鈣鈦礦（LHPs）中，基于甲脒（FA）的三碘化鉛（FAPbI3）具有最窄的帶隙。同時(shí)，由于其分解溫度較高，相較于MAPbI3（MA為甲胺），F(xiàn)APbI3也具有更好的熱穩(wěn)定性。

    然而，在室溫條件下，F(xiàn)APbI3就很容易從理想的α-相轉(zhuǎn)變成不理想的寬禁帶δ相，具有六邊形對(duì)稱性。因此，α-相的甲脒碘化鉛（α-FAPbI3）具有合適的禁帶寬度，但是其相穩(wěn)定性并不好，亟需改進(jìn)！

    目前，通常采取在室溫下?lián)诫s的方式提高α-FAPbI3相的穩(wěn)定性。而常用的摻雜劑往往是混合的陰、陽離子，例如甲脒（FA+）、甲胺（MA+）、銫離子（Cs+）、碘離子（I-）和溴離子（Br-）等。但是向α-FAPbI3中引入摻雜劑后，通常會(huì)出現(xiàn)α-FAPbI3的禁帶變寬、熱穩(wěn)定性變差等問題。因此，需要開發(fā)新的策略，使得在α-FAPbI3的禁帶寬度和熱穩(wěn)定性保持不變的情況下，同時(shí)提高α-FAPbI3相的穩(wěn)定性。

    【成果簡介】

    今日，韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)（UNIST）的Sang Il Seok教授（通訊作者）團(tuán)隊(duì)報(bào)道了他們通過向α-FAPbI3中摻雜二氯化亞甲基二胺（MDACl2），在保持了α-FAPbI3禁帶寬度和熱穩(wěn)定性前提下，成功穩(wěn)定了α-FAPbI3相。并且其短路電流密度也達(dá)得了26.1-26.7 mA/cm2，能量轉(zhuǎn)換效率（PCEs）達(dá)到了23.7％。

    在室溫和全日光照射（含紫外光）下，該鈣鈦礦太陽能電池在連續(xù)運(yùn)行600 h后，其PCEs仍可達(dá)到90％的初始效率。對(duì)比MAPbBr3穩(wěn)定的FAPbI3，MDACl2穩(wěn)定的FAPbI3在高溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。將基于MDACl2穩(wěn)定的FAPbI3的未封裝PSCs暴露在空氣中，并在150℃下保溫20 h后，該器件的PCE仍保留了其初始的90％以上。

    研究成果以題目為“Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of a-phase formamidinium lead iodide”發(fā)表在國際頂級(jí)期刊Science上。

    【圖文速遞】

    圖一、FAPbI3: xMDACl2 (x=0、1.9、3.8和5.7mol%)的制備與表征

    圖二、基于FAPbI3: xMDACl2 (x=0、1.9、3.8和5.7mol%)的PSCs器件性能

    圖三、向FAPbI3中摻雜MDACl2導(dǎo)致的缺陷和Cl-的變化

     

    圖四、基于FAPbI3: xMDACl2的PSCs的長循環(huán)穩(wěn)定性

     

    文獻(xiàn)鏈接：Efficient, stable solar cells by using inherent bandgap of a-phase formamidinium lead iodide. (Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aay7044)

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