综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

另辟蹊径:全芳香族自组装空穴选择层助力p-i-n型宽带隙钙钛矿光伏

日期: 2023-12-11
浏览次数: 53

来源:X-MOL

在不同钙钛矿太阳能电池中,p-i-n型器件因制备过程温和且适合叠层电池而受到越来越多的关注。其中,空穴选择层起到促进钙钛矿成核和电荷提取传输的作用,对于器件效率和稳定性具有重要影响。近几年,具有锚定基团(磷酸基、羧酸基、硼酸基、巯基等)的自组装小分子空穴选择层材料备受瞩目,已被广泛用于单结p-i-n钙钛矿电池及叠层器件。然而,目前此类分子大多是采用烷基来连接芳香基团(如咔唑)和锚定基团,烷基的绝缘性质导致整个分子对紫外光的稳定性较差。在太阳光的照射下,紫外线会导致分子本身发生降解,从而导致钙钛矿产生深能级缺陷,严重降低了器件的性能和稳定性。尤其是对于适合制备叠层电池的宽带隙钙钛矿来说,在紫外光下容易发生相分离,导致开路电压损失较大。因此,开发一种新型的可以耐紫外光照射的自组装小分子空穴选择层来提高器件的性能和稳定性是势在必行的。

鉴于此,中国科学院福建物质结构研究所高鹏研究员(点击查看介绍)团队跳出目前固有的自组装分子设计理念,另辟蹊径,以共轭芳香苯环取代烷基构建了全芳香族的自组装空穴选择层材料4-(3,6二甲氧基-9H-咔唑-9-基)苯基)膦酸(MeO-PhPACz)。用苯环连接咔唑和锚定基团,增加了分子的刚性,从而增加了分子间的相互作用,单晶结构显示,MeO-PhPACz与目前商用的MeO-2PACz相比,π-π堆积更紧密,在ITO上形成更致密的薄膜,从而提高空穴的传输和提取。同时,MeO-PhPACz的紫外吸收光谱显著红移,赋予其更高的紫外光吸收能力,可以衰减入射的紫外光,从而保护钙钛矿膜受到紫外光的损害。

最终,通过MeO-PhPACz作为p-i-n型宽带隙钙钛矿太阳能电池的空穴选择层,器件的光电转换效率(PCE)提高到21.10%,VOC和FF也都显著提高,验证了MeO-PhPACz优异的空穴传输性质。制备的大面积(1 cm2)和半透明器件分别实现了20.01%和19.59%的PCE,表明了MeO-PhPACz在商业化和叠层电池的应用潜力。此外,在紫外光长时间照射后,MeO-PhPACz薄膜没有任何变化,可以有效抑制光照造成的钙钛矿的离子迁移,从而显著提高器件的光照稳定性。同时,MeO-PhPACz基器件,在85 ℃和60% RH的空气中400 h,其初始PCE仍然保持了最初的94%的效率,表现了优异的热稳定性。

总之,“全芳香”的分子设计策略为高性能的自组装空穴选择层材料的开发提供了一种新的设计思路,对制备高效的钙钛矿光伏组件具有重要意义。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上,文章的第一作者是2022级博士生李迟和团队工程师张子龙。



Hot News / 相关推荐
  • 2025 - 04 - 25
    点击次数: 16
    来源:厦门稀土材料研究中心在深空深海等极端环境下,核电池可替代传统化石能源、太阳能实现长时间电力供给。随着深空深海探测任务(火星探测、极地信标等国家重大需求)的不断深化,同位素热光伏电池(RTPV)成为有潜力实现千瓦级大功率输出的核电池首选。目前,美国、俄罗斯、日本等国家在RTPV系统开发上处于领先地位,而我国在该领域的开发尚处于起步阶段。在RTPV系统中,选择性发射体是决定能量转换效率的关键器件...
  • 2025 - 04 - 25
    点击次数: 17
    来源:化学与分子工程学院过渡金属通常具有亲电性,呈现正价态。负价过渡金属配合物较为罕见,需要电子受体配体的支撑才能相对稳定,如铁族金属羰基配合物阴离子[Ni(CO)3]2-,此时过渡金属的价态仅为形式负价。即便如此,含形式负价的过渡金属配合物通常难以在常温固相条件下稳定存在,因此缺少过渡金属负价态的明确光谱学证据(X射线吸收光谱),限制了对过渡金属特殊负价态和亲核性的认识。近日,北京大学施祖进联...
  • 2025 - 04 - 24
    点击次数: 37
    来源:清华大学出版社期刊中心选择性发射体是决定放射性同位素热光伏(RTPV)系统能量转换效率的关键部件之一。开发具有高选择性发射率、高光谱效率和优异高温稳定性的选择性发射体可以有效提高RTPV系统的能量转换效率和服役寿命。为了调节选择性发射率和光谱效率,制备了一系列与GaSb半导体匹配的Er(Ta1-xNbx)O4 (0≤x≤0.2)选择性发射体。所制备的Er(Ta1-xNbx)O4 (0≤x≤0...
  • 2025 - 04 - 24
    点击次数: 35
    来源:北京理工大学近日,北京理工大学吕红金课题组在多金属氧簇导向的银团簇合成方面取得重要进展。相关成果以“Wearing Gigantic Silver Armor on Transition-Metal-Containing Polyoxometalates: Formation of Supertetrahedral Intercluster Compounds”为题发表在国际知名化学期刊《A...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务