《Frontiers of Optoelectronics》期刊近日发表了华中科技大学武汉光电国家研究中心韩宏伟教授课题组撰写的有关前驱体浓度对可印刷介观钙钛矿太阳能电池性能影响的论文,该成果实现了高效可印刷介观钙钛矿太阳能电池的制备,有望促进相关器件的大面积化生产应用。

Influence of precursor concentration on printable mesoscopic perovskite solar cells

Shuangquan JIANG, Yusong SHENG, Yue HU, Yaoguang RONG, Anyi MEI, Hongwei HAN

Front. Optoelectron.. 2020, 13 (3): 256-264. https://doi.org/10.1007/s12200-020-1013-3

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研究背景

太阳能电池是重要的清洁能源技术,卤化物钙钛矿太阳能电池被广泛认为有望实现光伏发电廉价化。自2009年首次出现以来,卤化物钙钛矿太阳能电池公证的光电转换效率已突破至25.5%,超过主流的多晶硅太阳能电池,展现出了广阔的应用前景。针对常规钙钛矿太阳能电池在稳定性、大面积化以及材料成本等方面面临的挑战,韩宏伟教授课题组开发的一种基于碳电极的可印刷介观钙钛矿太阳能电池技术有效解决了上述难题,成为重要发展方向。

华中科技大学武汉光电国家研究中心韩宏伟教授课题组在本论文中系统探究了前驱体浓度对卤化物钙钛矿材料在可印刷介观钙钛矿太阳能电池中二氧化钛/氧化锆/碳三层介孔膜结构中的结晶与填充影响规律,实现了高效器件的制备。研究发现低浓度钙钛矿前驱体有助于钙钛矿晶粒的生长,但不利于钙钛矿在多孔膜中的充分填充;高浓度钙钛矿前驱体有助于钙钛矿在多孔膜中的充分填充,但不利于钙钛矿晶粒的生长。在晶体质量和填充效果的综合作用之下,基于中等浓度的钙钛矿前驱体获得了最高光电转换效率。可印刷介观钙钛矿太阳能电池制备工艺简单、成本低廉,基于相应技术已实现了3600cm2钙钛矿太阳能电池模组的可控制备,并构建了首个示范性发电系统,本文的研究工作将为可印刷介观钙钛矿太阳能电池的进一步发展提供指导。

内容简介

本文阐述了华中科技大学武汉光电国家研究中心韩宏伟教授课题组可印刷介观钙钛矿太阳能电池技术:利用前驱体调控,助力高效可印刷介观钙钛矿太阳电池的制备。

图文导读

图1.前驱体浓度对卤化物钙钛矿形貌的影响

图2.前驱体浓度对卤化物钙钛矿性能的影响

图3.前驱体浓度对可印刷介观钙钛矿太阳能电池性能的影响

图4.前驱体浓度对可印刷介观钙钛矿太阳能电池性能影响统计结果

图5.不同浓度前驱体对钙钛矿在多孔膜中的填充影响

PI简介

韩宏伟,华中科技大学武汉光电国家研究中心二级教授,博士生导师。2016年获长江学者特聘教授,2017年获国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才。专注于低成本光伏材料与器件研究,开发了基于全印刷技术及三层介孔膜结构的介观太阳能电池研究体系,在稳定、低成本钙钛矿太阳能电池研究领域取得了多项突破性研究进展。在Science、Adv Mater、Nature Comms、JACS等杂志上发表论文150余篇,单篇最高他引2200余次,多次主持国际国内学术会议,并做大会或邀请报告。主持国家自然科学基金集成项目、重点项目、863计划课题等项目。