我国研发出新型钙钛矿太阳电池空穴传输材料

中国科技网·科技日报沈阳9月4日电(记者 郝晓明)有机-无机杂化钙钛矿太阳电池因其较高的光电转换效率成为新一代薄膜太阳电池技术中的杰出代表而受到广泛关注,其中空穴传输材料在提升器件效率方面发挥着重要作用。记者今天从中科院大连化学物理研究所获悉,该所郭鑫研究员和李灿院士团队,在钙钛矿太阳电池空穴传输材料的开发方面取得新进展,相关研究成果发表在《德国应用化学》上,并被选为VIP论文。

据介绍,目前应用最为广泛的空穴传输材料是Sprio-OMeTAD,但该分子的对称性较高,易于结晶而导致其薄膜稳定性差,并且存在针孔缺陷,这不仅降低了器件的稳定性,也不适用于大面积器件的制备,极大限制了其在钙钛矿太阳电池中的应用。为了解决Sprio-OMeTAD的这些问题,研究团队基于“降低分子对称性,提高薄膜形态稳定性”的思路,从原来Sprio-OMeTAD的内核中“裁剪”出低对称的新螺环核——螺茚,外围结合咔唑类树枝单元,成功合成了新型空穴传输分子Spiro-I。

“相比于准球形的Sprio-OMeTAD分子,该新分子呈现V型结构和更低的分子对称性,因此分子的结晶倾向被有效抑制,同时更容易形成无针孔的高质量薄膜。”中科院大连化物所太阳能研究部 郭鑫研究员介绍,将Spiro-I作为空穴传输材料制备钙钛矿太阳电池,其在大面积器件和器件稳定性方面的表现优于经典材料Sprio-OMeTAD。

此外,这种新分子合成成本更低,器件加工过程中使用量少,因而有效降低电池的整体成本,为制备高效、稳定、低成本的钙钛矿太阳电池提供了新的空穴传输材料,也为空穴传输材料的分子设计提供了新思路,有助于推动钙钛矿太阳电池的进一步发展。

据了解,该团队在新型光伏器件载流子传输层及其界面修饰的研究中已取得不俗成绩,并研发出多种光伏电池的电子和空穴传输材料,取得了优异的器件性能,相继得到“千人计划”青年项目、国家自然科学基金以及博士后基金等项目的资助。

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责任编辑:杨仑
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