Nature Communications 期刊在線發(fā)表了上海交通大學(xué)韓禮元教授（點(diǎn)擊查看介紹）及其團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦太陽電池穩(wěn)定性研究上的重大突破。這一研究為未來這種類型太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化提供了關(guān)鍵的支持，這一突破性成果一經(jīng)發(fā)表即受到學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。
有機(jī)-無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池雖然具有高達(dá)22%以上的能量轉(zhuǎn)化效率，但是長期的穩(wěn)定性對(duì)未來鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用至關(guān)重要。上海交通大學(xué)韓禮元教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)一直致力于新一代太陽能電池的開發(fā)。該團(tuán)隊(duì)在攻克難關(guān)實(shí)現(xiàn)大面積鈣鈦礦薄膜器件的同時(shí)，兼顧開發(fā)穩(wěn)定高效的鈣鈦礦太陽能電池。通過半導(dǎo)體摻雜技術(shù)和能級(jí)調(diào)控技術(shù)，石墨烯基納米材料界面的光電特性得到調(diào)控，提高了電池內(nèi)部載流子的遷移率和器件的能量轉(zhuǎn)化效率。更重要的是，利用石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)修飾電荷傳輸層，可以有效抑制碘離子的擴(kuò)散逃逸，減少碘腐蝕電極的速率和概率。
在85 ℃和濕度50%以上的加熱老化實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)500小時(shí)鈣鈦礦電池的效率也穩(wěn)定在15％以上，保留98％的初始值。
當(dāng)器件在室溫下經(jīng)AM 1.5G模擬太陽光持續(xù)照射1000小時(shí)或黑暗條件下保存5000小時(shí)后，基于石墨烯基納米碳層的器件效率穩(wěn)定在15％以上。
基于這一設(shè)計(jì)，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了器件在85攝氏度加熱老化500小時(shí)以及光照1000小時(shí)的條件下，仍保有初始效率90%以上的目標(biāo)。這項(xiàng)工作為解決鈣鈦礦電池器件的穩(wěn)定性提供了新的思路，并表明擴(kuò)散工程對(duì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的鈣鈦礦太陽能電池具有重要意義。
韓禮元教授是上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的“千人計(jì)劃”特聘專家，領(lǐng)導(dǎo)著一支研發(fā)新型太陽能電池的研究團(tuán)隊(duì)。韓禮元教授長期從事鈣鈦礦太陽電池的研究，包括以往在新材料開發(fā)、工作機(jī)理研究、穩(wěn)定性提高以及高效率器件制備和應(yīng)用上取得的一系列重大進(jìn)展，相關(guān)工作曾多次打破新型太陽能電池的世界認(rèn)證記錄。
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