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李燦院士團隊ACS Energy Lett.:PSCs的PCE高達23.12%!
來源: 時間:2023-11-27 09:57:19 瀏覽:1707次


第一作者:Wajid Ali

通訊作者:李燦院士

通訊單位:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所

DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01936.



研究背景



晶格結(jié)構(gòu)對金屬鹵化物鈣鈦礦(MHP)光電子性能的影響已得到廣泛認(rèn)可,但晶體學(xué)和光生載流子之間的關(guān)系尚不清楚。基于此,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士團隊報道了甲基碘化鉛銨(MAPbI3)雙疇在直流(DC)極化條件下,形成了優(yōu)先的晶體取向,導(dǎo)致疇邊界的演化和光散射的增強。揭示了微觀晶體調(diào)制在MHP太陽能電池性能中的關(guān)鍵作用。直流極化誘導(dǎo)了0.1%的不可逆晶體畸變、晶體的重定向和疇寬的增強。這些晶體結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致光吸收增強10%,抑制了可能源于晶格極化的非輻射復(fù)合,最終導(dǎo)致觀察到的Voc和Jsc的增加。



文章要點



1. 作者以甲基碘化鉛銨(MAPbI3)雙疇為模型材料,研究其晶體結(jié)構(gòu)與光電性能之間的關(guān)系。晶體學(xué)研究表明,鐵彈性演化對MAPbI3太陽能電池的性能起著至關(guān)重要的作用。具體而言,在直流(DC)極化和交流(AC)極化的外部電刺激下,雙疇的鐵彈性應(yīng)力是不同的。在直流極化下,鐵彈性應(yīng)力的調(diào)制增強了疇邊界處的光散射,導(dǎo)致與交流極化相比,光吸收明顯增強。

2. 連續(xù)的直流極化導(dǎo)致不可逆的晶格膨脹約0.1%,導(dǎo)致光吸收率提高10%。在直流極化下,鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)的短路電流密度Jsc和開路電壓Voc分別提高了1.34 mA cm-2和135 mV。極化增強PSCs的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)達到23.12%,是MAPbI3中功率轉(zhuǎn)換效率最高的電池之一。本文報道的觀察是全新的發(fā)現(xiàn),對金屬鹵化物鈣鈦礦(MHP)太陽能電池的性能有實際的改進。



圖文展示



 

圖1. MAPbI3雙疇的晶格結(jié)構(gòu)

 

圖2.電場作用下MAPbI3雙疇鐵彈性應(yīng)力的調(diào)制

 

圖3.鐵彈性應(yīng)力對光學(xué)性質(zhì)和載流子動力學(xué)的影響

 

圖4.鐵彈性應(yīng)力對太陽能電池性能的影響

 

圖5.不同極化下的晶體演化機制

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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