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Advanced Science News报道我所钙钛矿电池研究成果

近日,我所新材料中心郑霄家副研究员、张文华研究员在高质量钙钛矿薄膜材料的制备方面取得新进展,相关研究成果发表在《Solar RRL》上(DOI: 10.1002/solr.201700213)。期刊编辑对该文章给予高度评价,并撰写了题为“Production of High Efficiency Solar Cells Goes Green”的亮点性评论,该评论已经在线发表在Advanced Science News网站上(https://www.advancedsciencenews.com/production-high-efficiency-solar-cells-goes-green/)。

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开发利用可再生清洁能源是有效解决未来世界能源、环境等问题的有效手段。制备高效率、低成本、环保安全的太阳电池以实现太阳能的高效利用始终是能源领域中极具挑战的难题之一。近年来,半导体性质优异的有机-无机杂化钙钛矿材料的出现对太阳电池领域的发展起到了巨大地推动作用。高质量钙钛矿材料的薄膜制备是获得高转化效率钙钛矿电池的关键。反溶剂辅助结晶(Anti-solvent assisted crystallization)是一种简单、有效获得高质量钙钛矿薄膜的制备工艺。不过,目前常用的反溶剂主要是甲苯、氯苯、二氯甲烷等高毒性溶剂,不利于该方法的大规模应用。因此,开发绿色环保的新型反溶剂制备工艺对其未来的商业化应用显得尤为必要。  

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本工作使用茴香醚绿色溶剂代替氯苯有毒溶剂作为反溶剂制备高质量钙钛矿薄膜,并详细研究了不同反溶剂对钙钛矿薄膜质量的影响。相对于氯苯反溶剂,茴香醚可以有效增加钙钛矿薄膜的晶粒大小,并大大降低其表面粗糙度,进而获得了光生载流子传输更加通畅、复合速率更低、寿命更长的钙钛矿薄膜。最后,在水热生长的TiO2电子传输材料上制备出的平面型钙钛矿电池取得了19.42%的转换效率(稳定输出效率19.08%),与氯苯反溶剂制备的钙钛矿电池性能相当(转化效率19.09%,稳定输出效率18.47%)。

该研究为制备高质量钙钛矿薄膜提供了一条绿色环保的新途径,可以有效降低科研人员的健康安全风险并解决钙钛矿材料制备过程中所使用的有毒反溶剂对环境造成的污染问题。本论文的共同第一作者为科研助理张敏和联培博士生王增华。上述工作得到了国家自然科学基金面上项目、四川省重点研究计划及中物院化材所授权基金等项目的资助。

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