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俞大鹏研讨团队正在具有防水和自修复功用的聚合物骨架钙钛矿太阳能电池研讨上
获得新希望
日期: 2016-01-06 信息泉源: 物理学院

近来,有机无机杂化钙钛矿型(CH3NH3PbI3)太阳能电池因为下吸收系数、均衡的电子空穴迁移率、可调控的带隙、极高的量子发光效力和较大的缺点容忍度等一系列特性使得此类电池的光电转化效力正在短短5年以内凌驾了20%。然则此类电池正在湿润情况下易发生水解,使电池生效,电池的临时稳定性成为困扰其商业化的瓶颈和难点地点。

近期,由物理学院俞大鹏传授指导的北京大学“纳米构造取低维物理”研讨团队正在该范畴获得新希望。该团队的赵清副教授等设想了一种钙钛矿电池的新构造,将长链吸湿性PEG份子作为聚合物骨架引入到钙钛矿质料吸光层中,少链PEG份子组成的三维网络使钙钛矿质料成膜质量明显进步,电池光电转化效力和重复性获得明显进步,最高效力可达16%。该种电池正在100摄氏度温度下一步法便可完成,制备要领简单易行,易于推行。因为PEG份子的超强吸湿性,聚合物骨架钙钛矿电池正在湿度情况下的稳定性获得明显提拔:没有任何封装的电池器件正在非常湿润情况中(70%相对湿度)展示出超过300小时的稳定性。不仅如此,聚合物骨架钙钛矿电池展示入迷偶的“自修复”功用:钙钛矿质料和电池正在被水解损坏后,1分钟内可敏捷自修复回到本来的电池状况和电池效力。研讨注解,因为PEG取钙钛矿质料中的甲胺离子具有很强的相互作用,使水解后的碘化铅取甲胺碘可原位再次天生钙钛矿质料,展示出电池质料和效力都可“自修复”的功用。这类新型聚合物骨架构造使钙钛矿电池对火破坏性和湿润情况的耐受度大大加强,极大进步了电池正在湿度情况下的稳定性,处理了钙钛矿电池畏惧水汽和电池效力正在湿润情况下会敏捷消退的运用困难,展示入迷偶的自修复功用,为以后钙钛矿电池商业化供应了一条新思路,具有主要的科学意义和运用代价。

该研究成果近期宣布于Nature Communications【6,10228(2016)】,研究生赵怡程为第一作者,赵清副教授为通信作者。该研究成果得到了量子物资科学2011协同立异中心、介不雅物理国家重点实验室、北京大学电子显微镜实验室等的大力支持。

 

 聚合物骨架钙钛矿太阳能电池构造示意图;电池光伏机能的自修复I-V曲线;钙钛矿薄膜正在被水汽损坏后一分钟内的自修复展现照片,薄膜复兴到初始状况。

编纂:舒适

 

 

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