与结晶硅电池相比,钙钛矿太阳能电池具有高转化效率,低成本,柔韧性和轻巧的优势,并且是新的光伏技术中的“新颖”。但是,设备不稳定是限制其工业化发展的主要挑战。
3月7日凌晨,北京时间,侯尤教授,杨尚教授和其他来自东中国科学技术大学材料学院的清洁能源材料和设备团队发表了最新的科学研究(),这是第一个揭示新的光伏不稳定性的关键机制 - 新的光电机械诱导材料的构造效果,并提出了一种新的方法,并提出了一种新的方法。准备好的太阳能电池设备在标准太阳照明和高温下创造了3,670小时的新记录。
作为光伏细胞的关键组成部分,钙钛矿材料容易在环境因素(例如水,氧气,光,高温和电场)下进行化学分解和结构降解,从而导致设备效率显着下降。 “我们发现,除了诸如水,光,热和电的常见因素之外,钙钛矿材料内部动态的局部应力是诱导材料分解的重要原因,这是光学诱导的分解效应。” Hou Yu介绍了在阳光下,钙钛矿材料显示出明显的照片编剧效果,并且膨胀率可能超过1%,这将导致钙钛矿电池的性能损失。
钙钛矿太阳能电池结构由从上到下的五层组成,包括导电玻璃,孔传输层,钙钛矿,电子传输层和金属电极。为了提高核心钙钛矿材料的稳定性,科学家要么试图改变钙钛矿成分和结晶度,要么设计控制钙钛矿表面的分子结构,但影响很小。 Yang 提出,“光学诱导分解效应”的发现为团队提供了一种新的观点,可以理解钙钛矿材料的退化机制,并为进一步提高其稳定性提供了重要的想法。
石墨烯具有超高的模量(约1 TPA),是钙钛矿材料模量的50至100倍,并且具有均匀密度,机械疲劳耐药性和化学稳定性的优势。是否可以将石墨烯作为“外国援助”来提高钙钛矿的稳定性?但是,石墨烯与钙壶不兼容。如何解决问题?
经过多次尝试,团队发现可以通过甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物的界面耦合方法将单层石墨烯组装在钙钛矿膜的表面上,从而实现了两者的高均匀性和多功能整合。结果,形成了新的太阳能钙钛矿电池设备。
得益于石墨烯的出色机械性能和聚合物耦合效果,钙钛矿膜的模量和硬度已得到了两倍,并显着限制了在光条件下的晶状体动态拉伸效果。研究表明,石墨烯 - 聚合物双层结构将晶格变形率从 +0.31%降低到 +0.08%,从而有效地减少了由于晶界附近的膨胀而造成的材料损害。
通过动态结构演化实验和计算模型的结合,研究团队证实了耦合的界面结构可以有效地抑制工作条件下的晶格变形和横向离子扩散,从而确保在光,高温和高温和真空条件下钙钛矿设备的长期稳定性。基于这种设计,标准阳光和高温下太阳能电池的T97寿命达到3670小时。
团队成员正在观察太阳能电池的微观结构
Over the years, the clean and team of East China of and has on the "dual " and has a of in the field of new , such as a set of and for key of solar cells, the of , a of high- and 材料,提出了用于光伏设备的表面分子功能化的新方法,从而显着提高了太阳能电池的环境稳定性。
关于通过石墨烯聚合物耦合界面在钙钛矿光伏状况中实现新的突破的工作,侯Yu认为,最大的意义在于光伏性能降级的未知关键因素未知的关键因素,揭示了“光学机械损害和强度的构成”的构造,从而实现了实体的实体,并在实体上构成了实体,并且在实体上构成了实体,并且在实体上构成了实体,并且在实体上构成了实体,并且在实体上脱颖而出。克服稳定性瓶颈并促进钙钛矿设备的工业生产和应用的新解决方案。
东中国科学技术大学是这项工作的唯一沟通单位。相应的作者是Hou Yu教授和Yang 教授,第一作者是材料学院的博士生Li Qing。
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