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程抱昌教授团队在高度稳定的半透明钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展

发布时间:2017-04-24 00:00:00 点击:

317日,材料类顶级杂志《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)报道了以材料科学与工程学院程抱昌教授为共同通讯作者的研究论文。论文名为“Self-Encapsulating Thermostable and Air-Resilient Semitransparent Perovskite Solar Cells”,其主要研究的内容为:热环境及大气环境中具有高度稳定性的半透明钙钛矿太阳能电池。

基于有机-无机卤素杂化钙钛矿活性层的太阳能电池在近几年具有飞速的发展,器件的能量转换效率已经突破20%。与钙钛矿太阳能电池同步发展的还有半透明的钙钛矿太阳能电池。由于其半透明的特性,半透明钙钛矿太阳能电池具有较好的透视性且可以从器件的两面同时吸收光源,适用于串联太阳能电池以及建筑玻璃、外墙。然而,有机-无机卤素杂化钙钛矿材料在大气环境以及高温环境中极易分解,而传统的ITO透明电极的合成温度非常高,给半透明钙钛矿太阳能电池的制备带来了巨大的挑战。针对上述问题,论文作者采用ALD技术和磁控溅射技术,在低温下制备了SnOx/Ag/SnOx三明治层状薄膜结构的透明电极。所制得的透明电极厚度在50 nm以内,导电率和透光率均能与ITO电极相媲美,以此构筑的半透明钙钛矿太阳能电池在900 nm以上近红外光区域的平均透光率高达70%,在400-900 nm波段范围内的平均透光率为29%,器件还表现出超强的环境稳定性和热稳定性,在空气和高温环境下能保持190天以上。

论文结果对构筑半透明钙钛矿太阳能电池、抑制钙钛矿材料的分解、优化器件的稳定性以及进一步制备串联太阳能电池等方面具有重要的指导意义。同时,器件的制备温度较低,透明电极材料Ag的厚度仅为7 nm,极大的降低了器件的生产成本,对有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的商业化生产具有非常重要的参考价值。

该论文由我院程抱昌教授团队与德国伍珀塔尔大学Thomas Riedl教授团队合作完成,论文第一作者赵婕为程抱昌教授的博士研究生。该研究进展是我院积极推动对外合作、多方面培养学生的重要体现。

 

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