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晶粒优化见效,2D钙钛矿将会是下一波太阳能电池发展关键!

钙钛矿是新型太阳能电池中最具竞争力者,其中二维钙钛矿已成为太阳能电池中稳定性高的活性层材料。浙江大学高分子复合材料研究所 陈红征教授团队,透过引入第二间隔阳离子(the second spacer cation, SSC+)到前驱溶液中,实现制备出高质量的二维钙钛矿薄膜(BA2MAn‐1PbnI3n+1),该器件具有超过1 µm 的大晶粒和择优取向生长的特性。经由动态光散射测量(dynamic light scattering, DLS)证明,添加SSC+有助于在前驱溶液中诱导聚集作用;前驱体聚集可透过诱导成核和减少成核位点也利于大晶粒的形成。 Ruddlesden-Popper 二维钙钛矿结构:...

如何分析钙钛矿器件缺陷与二极管理想因子?

为了制备出高效率、高稳定的太阳能电池,了解器件内部结构的伏安特性是最根本的分析基楚。在p-n结二极管的伏安特性中,必须考虑扩散电流、复合电流、串联电阻效应等因素,进而影响器件性能的优劣。因此,研究人员可藉由探讨理想因子η (ideality factor)数值,来判断该器件是否接近理想的二极管组件。理想因子η介于数值1~2之间;在完美理想状态下η=1,表示该组件是没有缺陷的p-n结构。当然,科研专家最终目的,就是要找出最趋近理想二极管曲线的可能性,透过分析二极管的理想因子,找出器件缺陷的可能性并进而提升器件制备工艺。 那...

供体/受体比例调控与添加剂助力,单结全聚合物太阳能电池效率突破11.2%

近年来全聚合物太阳能电池,不管是在供体、受体材料组合研发还是制备技术都大幅成长,2019年3月,苏州大学李永舫院士引领的团队,张茂杰教授制备出单结全聚合物太阳能电池 (all-polymer solar cells, all-PSCs),效率已突破11.2%,PM6:PZ1共轭聚合物优异的研究成果,盼可让大面积高性能的all-PSCs迈入生产化。 该研究成果”11.2% Efficiency all-polymer solar cells with high open-circuit voltage.”发表于Science. China Chemistry. 在各种制备高效共轭共体聚合物策略中,利用氟原子取代共轭聚合物主链,在不牺牲带隙的状况下,可同...

拥抱钙钛矿缺陷,太阳能电池领域创新转型的无限可能

控制半导体中电子和电洞浓度,是应对钙钛矿太阳能电池制备的长期挑战!透过缺陷群体管理 (defect populations)制备出p-n同质结太阳能电池,为金属卤化物钙钛矿器件开创研发新境界。 Ji-Sang Park (Royal Society; Imperial College London)和Aron Walsh (Imperial College London)在Nature Energy 二月评论文章"Embrace your defects",特别指出华北电力大学 李美成教授团队在平面型p-n同质结结构钙钛矿太阳能电池所使用的技术细节,成功为新一代钙钛矿太阳能电池制备结构带来创新转型! 半导体的核心是p(富含电洞)-n(富含电子)结接...

高效非富勒烯OPVs的关键策略,同时实现低电压耗损和高光电流

有机光伏(organic photovoltaics, OPVs)研究进展火热,日前最具代表的研究成果,就属中南大学邹应萍教授在Joule国际期刊发表,以Y6光伏材料制备出正向、反向结构的OPV器件,测得15.7%高转换效率。 在此研究成果发表之前,邹应萍教授团队与美国UCLA杨阳教授、瑞典林雪平大学高峰教授团队合作,提出将缺电子核结构引入非富勒烯受体(non-fullerene acceptors, NFAs ),来精密调控器件的光电性质。研究团队设计合成Y1和Y2的NFAs,皆展现出0.57 V的低电压损失和22.0 mAcm-2的高短路电流密度,并达到13.4%的高转换效率。这些具有吸收近红外光谱...

应变工程技术,翻转钙钛矿材料效率突破的新思路

混和卤素钙钛矿是新型太阳能电池中,拥有极佳的高效光吸收性能,但由于钙钛矿多晶薄膜的组分分离、不均匀性,导致局部晶格失配和突现的残余应变(residual strains)。虽说已观察到这些现象的产生,但到目前为止,鲜少有关于残余应变对光伏器件性能影响的深入研究。 北京理工大学 陈棋教授与北京大学周欢萍教授、吉林大学张立军教授等单位合作,透过深度掠入射X光射线(grazing incident X-ray diffraction, GIXRD)测量,进行残余应变在钙钛矿薄膜的演变。研究出垂直于衬底的面内应变分量(in-plane strain component)的梯形分布型态,藉由...

无铅钙钛矿梯度结构技术公开!增强抗氧化、提高稳定、突破效率9.41 %

有机-无机卤素钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells, PSCs)高转换效率,在短短几年内突破23.3%的能量转换效率(power conversion efficiency, PCE),引起科学家研究钙钛矿材料的火热重点。但一探卤素钙钛矿的两个核心问题:大多使用含铅材料(毒性问题)以及性能不稳定性,是含铅卤素钙钛矿无法大规模产业化的最大阻碍。 幸好,目前已有许多非铅替代物,如锡(Sn)、锗(Ge)、铋(Bi)、锑(Sb)、铜(Cu)所研发的钙钛矿材料。而其中以同族具有相似壳层电子结构的锡是理想的替代元素;锡基钙钛矿(Sn-based PSCs)低毒性、拥有合适的带隙1.2-1...

钙钛矿基LED超快进展!EQE达20.1% 媲美OLEDs

科学家在LED器件研发目标,以提高显示器的亮度、对比度和分辨率,并同时降低生产成本和有限能源的利用为主轴,开发了有机发光二极管 (Organic Light-Emitting Diode, OLED)、量子点LED(Quantum Dots LED, QLED)、钙钛矿基LED(Perovskite LED, PVSK LED)和Micro LED。相较于被广泛用在高端消费电子产品的OLEDs,钙钛矿基LEDs在短短四年期间,其外部量子效率(external quantum efficiency, EQE )从0.76%跃升到20.7%(详看下图)。 日前由剑桥大学卡文迪什实验室( Cavendish Laboratory, the University of Cambridge),Richard ...

叠层聚合物太阳能电池新进展,优化NIR波段、突破效率14.64%!

浙江大学高分子系有机半导体研究室李昌治教授(通讯作者)、陈红征教授、Fang‐Xiao Chen(第一作者)团队与华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室 叶轩立教授,提出近红外非富勒烯受体 (near-infrared nonfullerene acceptors (NIR NFAs, T1–T4)),其具有氟化区域异构体A–Aπ–D–Aπ–A主链结构,用于建构可达1000 nm光谱响应的高效率单节和叠层聚合物太阳能电池 (polymer solar cells, PSCs)。该团队透过调整分子构型的区域异构桥(Aπ)和氟-取代基((F)‐substituents),大幅影响主链结构和共轭作用,有助于获得光电性能优化的非...

不确定度说明文件

Traceability Chain NIST detector calibration uncertainty curve Uncertainty in wavelength range is much higher than VIS range due to the UV light intensity is much smaller than VIS range. NIST Special Publication 250-41 (2008) USER Uncertainty curve *ISO GUM Uncertainty evaluation method User Uncertainty Budget Index Type Component of Uncertainty 1 ...

测得高效率钙钛矿LED器件之三大技术关键

LED器件发光效率之战,谁是赢家? 发光二极管 (LED)是取代传统光源的主要替代方案,其中钙钛矿发光器件是引发新一代发光器件效率大战的主要角色! 想要挤身进入发光器件领域核心,也不是那么容易;然而,金属卤化物钙钛矿拥有以下超凡特点:荧光亮子效率(Photo-Luminescence Quantum Yield, PLQY)高、色纯度高、颜色可调谐、以及可运用简单的容易处理,制备成本低等特性,能在显示屏幕和固态照明领域,呈现色彩更加鲜艳的效果,使得钙钛矿LED能正式挑战有机发光二极管 (organic LEDs, OLEDs)、无机量子点发光二极管 (inorganic quantum...

优异热稳定性+简单的溶剂调控生长技术 制备高效率全无机钙钛矿太阳能电池

全无机钙钛矿太阳能电池是未来趋势吗? 竞争十分激烈的太阳能产业,新型钙钛矿太阳能电池正蓄势待发地迈向商业化发展,预挑战目前市占率最高的晶硅太阳能电池。钙钛矿太阳能电池光吸收率高、成本较晶硅电池低、可溶解在溶液中,再喷涂在基材上,其应用领域更胜于晶硅电池,若解决其稳定性跟遇热衰退问题,未来商业发展指日可待! 中国科学院半导体研究所 (CAS)游经碧教授,近期在全无机钙钛矿太阳能电池有全新进展,透过溶剂调控生长 (Solvent-controlled growth, SCG),研制出转换效率高达15.7 %的全无机卤化物钙钛矿电池:CsPb...