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材料學院吳季懷課題組在Nano Energy發表研究成果

作者:雷水清      單位:材料學院 發布時間:2020-08-02

    近日,材料科學與工程學院吳季懷教授課題組在鈣鈦礦太陽能電池領域取得重要研究進展,研究成果以“Low-temperature processed rare-earth doped brookite TiO2scaffold for UV stable, hysteresis-free and high-performance perovskite solar cells”(DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105183)為題發表在國際期刊Nano Energy。該論文由華僑大學獨立完成,第一作者是我校材料學院2017級博士生郭琪瑤,通訊作者為材料學院吳季懷教授。 

    NanoEnergy(《納米能源》)是Elsevier出版社旗下國際納米能源領域公認的頂級期刊,2020年影響因子為16.602,在能源材料領域具有重要影響力。

    作為新一代太陽能電池,有機–無機雜化鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)在過去的十年里,憑借其光電轉換效率(PCE)的迅速提升,在光電能源領域嶄露頭角并引起學術界以及產業界的廣泛關注。雖然目前PCE處于領先地位的PSCs大多采用銳鈦礦型TiO2來作為介孔電子傳輸層(ETL)。但是,J-V遲滯現象、高溫處理以及光穩定性仍然是限制PSCs商業化的主要挑戰。為此,我們實施了四種有利的設計,即低溫處理、稀土離子摻雜、紫外光穩定的板鈦礦TiO2支架以及SnO2致密ETL來提高電池光電性能以及光穩定性。

    (a) 電池器件結構示意圖;(b)Sc3+調控的SnO2/板鈦礦TiO2支架可有效地調整能級排列并改善器件內部載流子動力學;(c)剛性PSC最佳PCE達到21.75%;(d) 柔性PSC最佳PCE達到11.80%,充分證明所設計功能層的普遍適用性。

    結果表明,通過無燒結工藝制備的板鈦礦型TiO2介孔支架,可獲得均勻覆蓋、無孔洞的高質量鈣鈦礦薄膜。良好的能級排列以及載流子傳輸情況共同促進了器件性能的提升。最終,優化后的PSC實現了21.75%PCE,并且具有良好的紫外光穩定性。

    上述研究工作得到國家自然科學基金和華僑大學研究生創新基金的大力支持。

    文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105183


 (編輯:張為?。?/span>