麦耀华团队在窄带隙Sn-Pb混合钙钛矿印刷制备领域取得进展

发布单位:人员机构 [2019-09-11 00:00:00] 打印此信息

近日,新能源技术研究院麦耀华团队继续在Sn-Pb混合钙钛矿大面积开发领域取得突破,实现了刮涂法制备高质量Sn-Pb混合钙钛矿薄膜工艺开发。

该工作系首次报道基于涂布工艺制备窄带隙Sn-Pb混合钙钛矿,对开发大面积组件促进钙钛矿产业化生产具有重要意义。近日,该工作以题为“2D-3D heterostructure enables scalable coating of efficient low-bandgap Sn–Pb mixed perovskite solar cells”发表在能源类顶级期刊《Nano Energy》(IF=15.55)上。暨南大学为第一通讯单位,麦耀华教授和郭飞研究员为论文共同通讯作者。

据悉,近年来,可通过印刷加工的钙钛矿太阳能电池发展迅速,实验室光电转换效率已攀升至25.2%。由于铅基钙钛矿的能量带隙可调范围相对较小,其理论效率限制于Shockley-Queisser辐射复合极限。窄带隙Sn-Pb混合钙钛矿由于带隙可调节至1.2 eV,为制备更高效率叠层电池提供了可能性。虽然Sn-Pb混合钙钛矿的效率近年来得到了快速提高,但广泛使用的基于实验室旋涂制备方法和反溶剂结晶工艺无法满足未来大面积光伏组件的开发要求。

低成本印刷制备大面积钙钛矿太阳能电池是新能源技术研究院的一个重要研究方向。此前,经过两年的探索,麦耀华团队在大面积钙钛矿光伏薄膜制备领域取得了显著进展,已成功开发两步法制备高质量钙钛矿薄膜(Adv Funct. Mater., 2019, 29, 1900964),以及通过添加剂工程实现了一步法制备钙钛矿薄膜过程中的结晶调控(Adv. Sci., 2019, 6, 1901067)。

麦耀华团队在继续深入研究中,通过对刮涂的前驱体液膜进真空处理,进而对形成的中间相进行热退火,可以制备出致密均匀的不同Sn-Pb比例的钙钛矿薄膜。基于刮涂的钙钛矿具有较高的填充,但开路电压相对较低。为了进一步提高电池的性能,团队通过在钙钛矿薄膜表面上涂覆一层PEABr加热后生成了一层n=1的二维钙钛矿,该二维钙钛矿薄层有效降低了三维钙钛矿的表面缺陷,抑制了非辐射复合,最终实现了70 mV的开路电压的提升以及15.15%的光电转换效率。

(新能源技术研究院)

责编:李伟苗