科研动态

陈永胜、刘永胜团队在有机-无机杂化二维钙钛矿太阳能电池研究中取得重要进展
2018-10-15

三维有机-无机杂化钙钛矿材料具有许多优点,如较高的吸光系数,较强的载流子迁移能力以及较长的载流子扩散距离,这些优异的性质吸引了众多课题组的研究兴趣。基于三维钙钛矿材料的太阳能电池更是发展十分迅速,光电转换效率从最初的3.8%提升至超过22%。然而,该类钙钛矿材料具有不稳定的缺点,成为限制其商业化应用的重要瓶颈。
      基于二维钙钛矿材料的太阳能电池具有较好的环境稳定性,成为近些年的研究热门。然而,目前报道的已有二维钙钛矿太阳能电池的光电转换效率普遍较低。近日,陈永胜、刘永胜团队用2-氨甲基噻吩氢碘酸盐(ThMAI)合成了二维钙钛矿材料(ThMA)2(MA)n-1PbnI3n+1 (n=3),并将其应用于钙钛矿太阳能电池的活性层。并发展了一种甲胺盐酸盐(MACl)辅助的晶体生长技术,对二维钙钛矿的结晶性和晶体取向进行了有效调控,获得了具有纳米棒状的致密网状薄膜,并取得了光电转换效率由1.74%到15.42%的重大突破,这也是目前报道的关于二维钙钛矿太阳能电池的最高效率(n<6)。相比较其对应的三维钙钛矿太阳能电池,表现出增强的光伏性能和环境稳定性。这项工作为改善二维钙钛矿材料的结晶性,调控晶体取向,并进一步提高太阳能电池的光伏性能提供了新的切入点。

相关成果发表在Journal of the American Chemical Society2018140 (37), 11639-11646.(DOI: 10.1021/jacs.8b04604),文章的第一作者是南开大学博士研究生来洪涛。
      该研究得到了基金委、科技部和南开大学的资助。

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