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我院朱成军教授团队侯福华研究员课题组在钙钛矿/硅叠层器件领域和宽带隙钙钛矿太阳电池领域发表重要学术论文

2024-03-29 文字:  点击:[]

近日,我院侯福华研究员课题组在材料科学顶级期刊Nano energy刊发钙钛矿/硅叠层太阳电池领域最新进展的综述,题为" Monolithic perovskite/silicon tandem solar cells: A review of the present status and solutions toward commercial application "(论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109476)。本工作中,侯福华研究员和南开大学张晓丹教授为通讯作者,侯福华研究员为第一作者,内蒙古大学为第一完成单位。

 

 

有机-无机杂化钙钛矿因其带隙可调、光吸收系数高、功率转换效率高等优点近年来得到广泛关注。以宽带隙钙钛矿为顶电池制备的钙钛矿/硅叠层太阳电池的最高转换效率已经超过了单结晶硅的理论极限效率,具有较好的商业化应用前景。该文章综述了钙钛矿/硅叠层太阳电池TSCs的结构、减反射层、前透明电极、宽带隙钙钛矿太阳电池(WB-PCS)、载流子传输层和中间隧穿结等对TSCs效率的影响。同时分析了电流匹配、光损耗等因素对TSCs的影响。最后,为了满足商业应用,分析了TSCs的稳定性、制造可扩展性和成本效益。简言之,从材料和器件的发展角度对TSCs的最新进展进行了概述,并对TSCs的未来商业应用进行了一些展望。

另外,侯福华研究员课题组在宽带隙钙钛矿太阳电池领域取得了重要进展,相关成果发表在物理学类国际知名期刊Applied Physics Letters(自然指数收录)上,题为"Dual interface strategies enable efficient wide bandgap perovskite solar cells" (论文链接:https://doi.org/10.1063/5.0189968)。在该工作中,侯福华研究员为第一作者兼唯一通讯作者,内蒙古大学为一完成单位

 

因为宽带隙钙钛矿太阳电池可以被用作钙钛矿/硅叠层太阳电池中的顶电池,引起了人们的广泛关注。然而,宽带隙钙钛矿薄膜中由于Br元素的加入,在成膜过程中产生了更多的体缺陷和表面缺陷,这对钙钛矿太阳电池功率转换效率造成不利影响。因此,获得高质量宽带隙钙钛矿薄膜是实现高性能器件的关键。在这项工作中,钙钛矿材料表面和晶界处的电子缺陷被正丁基溴化铵(BABr)钝化,以抑制载流子非辐射复合,提高了填充因子和开路电压。此外,采用粗糙度为22.98 nm的纳米纹理电极(t-FTO)不仅提高了光的利用率,改善了钙钛矿吸收层质量,而且减轻了钙钛矿薄膜中的残余应力和微应变。最终,制备的WB-PSC获得了超过20%的功率转换效率。

 

再有,侯福华研究员课题组在能源化学领域国际知名期刊Journal of Energy Chemistry上刊发宽带隙钙钛矿太阳电池的另一项重要研究进展,题为" High performance wide bandgap perovskite solar cell with low VOC deficit less than 0.4 V "(论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.01.001)。该工作中,侯福华研究员、武汉理工大学李蔚研究员和南开大学张晓丹教授为通讯作者,侯福华研究员为第一通讯作者,本课题组硕士研究生郭海阔为第一作者,内蒙古大学为第一完成单位。

 

 

在这项工作中,将不同比例的PbI2引入钙钛矿薄膜,并对具有不同PbI2比例的钙钛矿薄膜进行一系列表征来分析钙钛矿太阳电池性能与Pb管理之间的相关性。最终,在残余PbI2和苯乙基碘化铵(PEAI)的协同钝化之后,将器件的开路电压(VOC)提高到1.266 VVOC损耗小于0.4 V,这是宽带隙钙钛矿太阳电池中获得的最高VOC之一

以上研究受到国家自然科学基金、内蒙古自治区高等学校科学技术重点项目、内蒙古自治区本级引进高层次人才科研支持项目和内蒙古大学骏马计划高层次人才引进项目等支持。

 

主要作者简介:

郭海阔,威斯尼斯ww2299mc棋牌电子信息专业硕士研究生,研究方向为宽带隙半透明钙钛矿太阳电池。目前以第一作者在Journal of Energy ChemistrySolar RRL上发表2SCI论文,获内蒙古自治区硕士研究生奖学金。

侯福华,研究员,博士生导师。研究领域为新型光伏材料与器件。目前已在Nano EnergyAdvanced MaterialsJournal of Energy ChemistryApplied Physics LettersACS Applied Materials & InterfacesNanoscale等国际期刊发表SCI论文30余篇,其中单篇引用量高达200多次,被评为ESI高被引期刊论文发表英文专著一部。担任polymers特刊客座编辑。目前主持国家自然科学基金项,自治区教育厅高校科研基金重点项目,自治区本级引进人才项目和内蒙古大学骏马计划高层次人才引进项目。

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