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[材料资讯] 韩礼元课题组:高电子亲和能实现快速空穴提取-制备高效柔性钙钛矿太阳能电池

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发表于 2020-2-16 07:00:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
上海交通大学材料科学与工程学院/金属基复合材料国家重点实验室韩礼元团队在知名期刊《Advanced Energy Materials》(2019年影响因子24.884)上发表了题为“High Electron Affinity Enables Fast Holes Extraction for Efficient Flexible Inverted Perovskite Solar Cells”的学术论文。
       钙钛矿太阳能电池的发展在光伏领域取得了最显著的进展。自2009年以来的十年中,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率迅速提升,达到了25.2%的最新认证世界记录,接近单晶硅太阳能电池达到的最高值。其中,低温制备的反式钙钛矿太阳能电池稳定性好、制备工艺简单、与柔性和叠层太阳能电池良好兼容,因而获得了广泛关注。但是,由于空穴传输层和钙钛矿界面的空穴提取能力差,基于低温制备空穴传输材料的反式钙钛矿太阳能电池性能较差。

柔性钙钛矿太阳能电池

柔性钙钛矿太阳能电池
       本文通过不同电子亲和力的可设计分子显著改善了空穴传输材料的导电性和能级分布,特别地,3,6-二氟-2,5-,7-,7-,8-,8-六氰基喹啉二甲烷分子首次用于改善空穴传输层性能,使空穴传输层的电导率提高了10倍,费米能级与价带之间的能隙从0.60 eV减小到0.24 eV,从而使空穴提取能力提高约5倍。这使得基于刚性和柔性基体的小面积反式钙钛矿太阳能电池器件获得最高光电转换效率分别分别22.13%和20.01%,大面积柔性模块(36.1cm2)光电转换效率达到12.4%。
        论文的第一作者是材料学院硕士生茹鹏斌和与上海黎元新能源科技有限公司毕恩兵博士,通讯作者为陈汉副教授。该工作得到了国家重点研究开发计划(2018YFB1500104),上海市自然科学基金(17ZR1414800),国家自然科学基金(11574199, 11674219和 11834011),国家创新人才博士后计划和国家博士后基金会(2018M640388),上海高等学校特聘教授(东方学者)项目。
       文章来源:上海交通大学

       韩礼元日本国立物质材料研究所研究员,上海交通大学讲席教授。1988年博士毕业于日本大阪府立大学应用化学专业;1990-1993年,日本Dainippon Ink & Chemicals Inc公司助理研究员;1993—2008年,夏普公司研究所负责染料敏化太阳能电池的研究开发;2008年—至今,日本物材研究所下一代太阳能电池中心主任。
       陈汉,上海交通大学副教授。2004 年毕业于西安理工大学应用化学专业,并获得 2004 年陕西省优秀毕业生。之后在深圳富士康科技集团作为电镀工程师工作工作一年,后由国内导师和日本福井大学青木幸一教授推荐前往日本福井大学深造,并于 2005 年获得电化学硕士学位,之后于 2010 年 9月获日本福井大学博士学位,导师青木幸一,专业是电化学,研究方向为导电高分子合成,电化学测定和分析。在留学期间,获得日本文部省留学生学习奖励奖学金和日本平和中岛财团奖学金。2010 年 10月至 2011 年 10 月,在日本国立物质材料研究机构(NIMS)做博士后,曾参与了日本国家研究基金 Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST) 项目,主要负责高效率染料敏化太阳电池的制作和机理分析,成功的获得了目前世界公认的染料敏化太阳电池最高效率 11.4%。 2011 年 12 月,获得上海交通大学人才引进基金的支持,继续从事染料敏化太阳电池的研究。本人现在主要从事染料敏化太阳电池的机理性研究,比如 TiO2 薄膜上的光电子传输,TiO2 薄膜上的电子费米能级,以及不同电解液添加物对太阳电池性能的影响研究;设计开发新的染料敏化太阳电池构造及其电池性能和反应机理;合成并通过电化学分析方法测定导电高分子材料。

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