光伏技术前沿最新集锦20181010
纳米人 纳米人 2018-10-10

1. Nature Photonics:21.3%的红色钙钛矿LED问世!

钙钛矿量子点由于其在可见光谱中的高色纯度和颜色可调性而在发光器件领域极具应用前进。Chiba, T.使用含卤化物阴离子的烷基铵和芳基铵盐,对原始CsPbBr3进行阴离子交换,从而制备得到钙钛矿量子点。基于此钙钛矿量子点开发出一种21.3%的红色钙钛矿量子点LED发光器件。具有烷基碘化铵盐的量子点基发光器件表现出21.3%的外量子效率和高色纯度,而具有芳基碘化铵盐的发光器件显示出14.1%的外部量子效率。芳基碘化铵盐交换的量子点表面配体密度较低,增强了器件的工作稳定性。


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Chiba, T., Hayashi, Y. et al. Anion-exchange red perovskite quantumdots with ammonium iodine salts for highly efficient light-emitting devices. Nat.Photonics 2018.

DOI:10.1038/s41566-018-0260-y.

https://doi.org/10.1038/s41566-018-0260-y


2. Joule:9.41%,锡基钙钛矿太阳能电池新记录!

由于极差的抗氧化性和高密度的Sn空位,锡基钙钛矿太阳能电池表现出较差的稳定性。宁志军课题组采用可移除的类卤素NH4SCN作为结构调节剂来生长2D-3D结构的锡基钙钛矿膜。由2D PEA2SnI4作为表面层的平行生长,该层结构显着地增强电池的空气稳定性。组装的电池效率可达9.41%。600小时测试后,性能仍保持初始值的90%。


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Wang, F. et al. 2D-Quasi-2D-3D Hierarchy Structurefor Tin Perovskite Solar Cells with Enhanced Efficiency and Stability. Joule

Doi:https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.09.012.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435118304501

 

3. JACS:压力诱导甲脒碘化钙钛矿的相变

Jiang, S.等人采用原位同步辐射X射线衍射和激光光致发光方法,并结合压力诱导,测试甲脒基钙钛矿FAPbI3的结构演变。在小于0.1 GPa的压力下,立方α- FAPbI3(Pm-3m)部分并且不可逆地转变成六方δ-FAPbI3(P63mc)。在达到6.59 GPa时,α- FAPbI3的结构转变按照Pm-3m→P4 / mbm→Im-3→部分非晶态的顺序进行压缩。而δ相在1.26和1.73 GPa之间转换为斜方晶系Cmc21结构。


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Jiang S, et al. Phase Transitions of Formamidinium Lead Iodide Perovskite under Pressure[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b09316

https://doi.org/10.1021/jacs.8b09316

 

4.AM:二维混合钙钛矿晶体的表面效应

Ho, K.-T.等人研究2D混合钙钛矿的分层的表面效果,即机械剥落前后的钙钛矿的粗糙度。结果发现光滑的二维钙钛矿对环境水分的敏感性较低,并且显着低暗电流,比粗糙的钙钛矿强23.6倍。在粗糙的钙钛矿上证明了光滑的钙钛矿具有优异的水分稳定性。另外,乙醇胺用作2D层状钙钛矿的有机连接剂,进一步提高水分稳定性。这项工作揭示了二维钙钛矿晶体的表面条件对其水分稳定性的影响和光电特性,这对设计基于混合钙钛矿晶体的实用光电器件来说是至关重要。


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Ho K, et al. Surface Effect on 2D Hybrid Perovskite Crystals: Perovskites Using an Ethanolamine Organic Layer as an Example[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201804372

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201804372

 

5. Nano Lett.:表面氧钝化增强钙钛矿的发光

表面环境在半导体材料的光学性能中起重要作用。作为新型半导体,新兴的金属卤化物钙钛矿有望用于下一代光电器件。杨培东课题组发现,表面氧钝化可以钙钛矿的发光效率。随着钙钛矿尺寸减小到纳米尺度,外量子效率从<0.02%到超过12%,增强了三个数量级。随着自发载流子复合寿命约四倍的增长,研究表明氧气暴露增强光发射是通过减少非辐射复合来实现的。


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Lu D, et al. Giant light-emission enhancement in leadhalide perovskites by surface oxygen passivation[J]. Nano Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b02887

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b02887

 

6. EES:卤化金刚烷铵提高钙钛矿太阳能电池性能

钙钛矿太阳能电池(PSC)的效率目前受到非辐射复合损失的限制。一个潜在的损失通道是钙钛矿层与空穴传输层(HTL)的界面处复合。 Michael Grätzel课题组首次开发出金刚烷基铵卤化物(ADAHX,X = Cl-,Br-,I-),并可以与钙钛矿表面相互作用。因此,ADAHI在加入HTL时会减少非辐射复合,从而提高PSC光电压,平均值为1.185 V,效率高达22%。相对于带隙,损耗的最低值仅为365 mV,超过了最高效的硅太阳能电池。采用ADAHI改性HTL的器件在500小时内表现出优异的工作稳定性。


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Tavakoli M M, et al. Addition of Adamanty lammonium Iodideto Hole Transport Layers Enables Highly Efficient and Electroluminescent Perovskite Solar Cells[J]. Energy & Environmental Science, 2018.

DOI: 10.1039/C8EE02404A

http://dx.doi.org/10.1039/C8EE02404A

 

7. EES:富勒烯衍生物锚定SnO2提高钙钛矿太阳能电池的性能

北京大学联合多家研究机构采用一种富勒烯衍生物(C9)用于锚定在SnO2电子传输层的表面(ETL)。C9 改性层可以有效地钝化SnO2表面的氧空位等相关缺陷,并抑制电荷复合。C9改性层增强光生载流子的提取和电子亲和力。同时,C9可以增大的钙钛矿的晶粒尺寸,减少的晶界和改善其结晶度。基于C9改性的SnO2的钛矿太阳能电池的效率高达21.3%。


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Liu K, et al. Fullerene derivative anchored SnO2 for high-performance perovskite solar cells[J]. Energy& Environmental Science, 2018.

DOI: 10.1039/C8EE02172D

http://dx.doi.org/10.1039/C8EE02172D

 

8. EES:2.3V电压的双结钙钛矿太阳能电池

Ávila, J.等人报道一种光学优化的双结CH3NH3PbI3-CH3NH3PbI3串联钙钛矿太阳能电池,其匹配的短路电流最大化,同时寄生吸收最小化。真空沉积的方案实现堆叠的设计,并确保能级匹配度高和电荷复合小。优化的叠层器件的开路电压高达2.30 V。此外,这种串联太阳能电池的效率大于18%,高于单个子电池的效率。低光电流值可以减少串联电阻的损耗,这为实现高效大面积的模块打开一扇大门。


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Ávila J, et al. High voltage vacuum-deposited CH3NH3PbI3-CH3NH3PbI3 tandemsolar cells[J]. Energy & Environmental Science, 2018.

DOI: 10.1039/C8EE01936C

http://dx.doi.org/10.1039/C8EE01936C

 

9. ACS Energy Lett.:卷对卷大规模印刷钛矿太阳能电池

美国国家可再生能源实验室开发出可印刷、高度结晶和单轴取向的光滑钙钛矿薄膜。在室温下,钙钛矿薄膜显示98%的相对结晶度。刮涂得到的钙钛矿太阳能电池的效率高达19.6%;狭缝涂覆制备的电池效率为17.3%;卷对卷制备的柔性电池效率为14.1%。该印刷方法可应用于各种钙钛矿组合物,并为卷对卷印刷高效钙钛矿-钙钛矿串联电池提供一条行之有效的路径。


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Dou B, et al. Roll-to-Roll Printing of Perovskite Solar Cells[J]. ACS Energy Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acsenergylett.8b01556

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.8b01556

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