关于非铅钙钛矿太阳能电池的研究
首次制备出了基于非铅双钙钛矿Cs2AgBiBr6的高质量薄膜及其太阳能电池。对于传统的铅基钙钛矿材料,其结构为APbX3, 如果用一个一价金属和三价金属来代替两个铅,即可形成结构式为A2M+M3+X6的双钙钛矿,又名冰晶石。双钙钛矿是一个非常庞大的家族,理论计算可以形成这种组合的有超过9000种,目前有350种已经被合成。根据计算,有11材料有潜力用于光伏器件。目前已经被合成的有5种左右,但是鲜有双钙钛矿电池报到。其主要原因在于很难制备高质量的双钙钛矿薄膜。通过自己搭建的低压辅助设备首次制备出了高质量的双钙钛矿Cs2AgBiBr6薄膜,研究发现,该薄膜的热稳定性远远好于传统的铅基有机-无机杂化钙钛矿材料。将其用做吸光层,制备出了平面异质结太阳能电池。基于该薄膜的电池在空气中有很好的稳定性,对于无空穴传输层的器件在空气中放置超过4个月其效率没有衰减。说明双钙钛矿在太阳能电池的应用中有非常大的潜力。相关成果发表在《Advanced Science》 (The Dawn of Lead-Free Perovskite Solar Cell: Highly Stable Double Perovskite Cs2AgBiBr6 Film, Adv. Sci. 2018, 5(3), 1700759)。
北京大学
2021-04-11