Solar RRL：使用N719-鈣鈦礦雜化吸光層大幅提高光電器件的濕度穩(wěn)定性
????????自古及今，太陽(yáng)一直在向人類(lèi)提供賴(lài)以生存和發(fā)展的能量，可以說(shuō)地球上絕大部分能量都是太陽(yáng)直接或間接向我們提供的。光雖然纖弱柔和，但其中包含的能量卻是巨大、源源不斷的，一旦研究出一種有效吸收、轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)太陽(yáng)能的方法，未來(lái)人們的能源危機(jī)就可以迎刃而解。所以一直以來(lái)如何直接有效的利用太陽(yáng)的能量是人們研究和關(guān)注的焦點(diǎn)，人們先后研究出光催化劑，太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能集熱器以更好的利用太陽(yáng)能。近年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池方興未艾，人們逐漸取得關(guān)于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)的重要突破，但是困擾其應(yīng)用的最重要的問(wèn)題就是其在空氣中較低的穩(wěn)定性。鈣鈦礦材料對(duì)濕度極度敏感，在空氣濕度較高的情況下可以迅速退化，甚至直接分解。所以，如果能夠提出有效的提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在空氣中長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性的方法，這種新型光電轉(zhuǎn)換器件的工業(yè)化進(jìn)展就可能取得重大突破。
?
????????
????????清華大學(xué)新型陶瓷與精細(xì)工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林紅課題組應(yīng)用N719染料分子對(duì)有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦吸光層進(jìn)行體修飾，在不犧牲太陽(yáng)能基礎(chǔ)效率的前提下，大幅提高了鈣鈦礦材料的空氣濕度穩(wěn)定性。研究者將N719染料分子摻入鈣鈦礦前驅(qū)體中進(jìn)行旋涂，得到了鈣鈦礦-染料雜化薄膜，測(cè)試表明其具有更大的晶粒尺寸和更少的孔洞，更加重要的是這種薄膜在500-700納米波長(zhǎng)區(qū)間展現(xiàn)了更強(qiáng)的光吸收能力，這種吸光能力的增強(qiáng)被認(rèn)為是源于染料分子對(duì)吸光的輔助作用。不僅如此，通過(guò)對(duì)鈣鈦礦材料退化過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，我們鑒別了整個(gè)水化過(guò)程的全部產(chǎn)物和中間物，發(fā)現(xiàn)染料分子雜化的鈣鈦礦薄膜展現(xiàn)了被大幅延遲的水化過(guò)程，從而具有更強(qiáng)的濕度穩(wěn)定性。通過(guò)第一原理計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)水分子在雜化薄膜中的擴(kuò)散勢(shì)壘為原本薄膜中的三倍，從而為其優(yōu)越的濕度穩(wěn)定性提供解釋。此外，我們將制備的雜化與未雜化薄膜樣品分別與小分子極性溶劑接觸，通過(guò)高分辨相機(jī)連續(xù)拍照記錄了鈣鈦礦薄膜退化的宏觀過(guò)程，發(fā)現(xiàn)雜化薄膜在從黑色的鈣鈦礦到灰色的水合物最后變?yōu)辄S色的碘化鉛的過(guò)程中明顯具有更慢的退化速度，并首次對(duì)黑-灰-黃的顏色過(guò)渡區(qū)進(jìn)行了物相分析，鑒別他們的成分，將空間的顏色過(guò)渡區(qū)變化與時(shí)間上的退化過(guò)程聯(lián)系到一起，從而更加深入的揭示了有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦的退化機(jī)理。最后，基于染料-鈣鈦礦雜化薄膜，我們制備的相應(yīng)器件在60%濕度的空氣中接觸250小時(shí)仍然保持了超過(guò)80%的效率，其相應(yīng)退化速度是原本鈣鈦礦器件的三分之一。研究者相信，這種策略的提出為解決鈣鈦礦電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題提供了一種全新的思路，并且進(jìn)一步揭示了鈣鈦礦材料水化過(guò)程的機(jī)理，對(duì)未來(lái)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程具有重要意義。相關(guān)論文以“Improved Moisture Stability of Perovskite Solar Cells Using N719 Dye Molecules”為題，在線發(fā)表在國(guó)際高水平期刊Solar RRL（DOI: 10.1002/solr.201900345）上。
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com