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王宁Small: 1441%效率!锡基钙钛矿太阳能电池华体会体育

2023-10-05 15:27:53
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  锡基钙钛矿以其可调的光学带隙,高载流子迁移率和长的热载流子寿命,被视为替代铅基钙钛矿的最有潜力的光伏技术之一。然而,锡基钙钛矿中的二价锡离子(Sn2+)易被氧化为四价锡离子(Sn4+),可导致严重的p型自掺杂和载流子的非辐射复合,影响锡基钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。尽管可以通过封装等技术手段避免锡基钙钛矿同水氧的接触,但在电池运行过程中仍能观测到Sn2+的氧化现象。

  有鉴于此,本工作以混合阳离子锡基钙钛矿为例,探讨了锡基钙钛矿在惰性气体氛围下的自氧化分解机制。通过将锡基钙钛矿模拟为包覆着有机/无机阳离子的Sn-I八面体框架,发现当光子注入锡基钙钛矿晶格时,锡基钙钛矿晶格中的MA+/FA+有机阳离子通过耦合作用向Sn-I八面体框架传递能量,导致Sn-I八面体框架发生结构性扭曲。能量的持续累积导致Sn-I键发生断裂并释放自由碘离子(I-),随后以单质碘(I2)的形式将Sn2+氧化为Sn4+。此外,锡基钙钛矿太阳能电池在运行过程中产生的焦耳热削弱了Sn-I键的强度,加速了整个光分解反应的进程。基于以上发现,我们通过开发一种光-暗循环测试方法,并掺杂一定华体会体育比例的Cs,实现对弹性锡基钙钛矿晶格的调控,最终制备了光电转换效率(PCE)为14.41%的锡基钙钛矿太阳能电池。

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