我院杨玉林教授团队研究成果为拓宽钙钛矿太阳能器件光谱利用率提供思路

发布者:王帅普发布时间:2023-11-17浏览次数:118

哈工大全媒体(梁英爽 王伟 林凯峰 /图)近日,我院杨玉林教授团队在钙钛矿光伏领域取得重要研究进展。研究成果以《镧系三维超分子助力高紫外利用率的稳定钙钛矿太阳能电池》(Lanthanide 3D Supramolecular Framework Boosts Stable Perovskite Solar Cells with High UV Utilization)为题,发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。该研究工作为在紫外光照射的极端条件下使用光伏器件提供便捷。

钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)在近几年得到飞速提升,目前认证效率已达26.1%。然而,与硅基太阳能电池相比,PSCs器件在紫外光刺激下的稳定性并不理想。高能的紫外光子会加速钙钛矿层内的铅单质还原和碘单质氧化,导致光伏性能急剧下降。

基于此,团队通过设计镧系超分子框架材料调控钙钛矿晶体层的生长过程,并借助镧系金属发光中心和配体生色团之间的有效耦合和电荷跃迁以及与钙钛矿吸光层内的佛斯特(Forster)共振能量转移,增强复合钙钛矿薄膜的光谱响应范围。结果表明,优化后的电池器件性能明显提升,未封装的器件在紫外光(310纳米)连续从金电极一侧照射24小时后仍保持了80%以上的初始效率。更为重要的是,优化后的PSCs器件具有灵敏的紫外光响应,在纯紫外光下的转换电流密度是空白器件的6.5倍以上。此外,得益于更宽的光谱响应范围和更高质量的钙钛矿薄膜,优化后的PSCs表现出高达23.72%的输出效率。该研究工作展示出构建紫外光下转换材料是提高钙钛矿光伏器件紫外光稳定性和全光谱利用率的有效方法,有助于拓展钙钛矿光伏在高紫外光刺激下的应用场景。

哈工大为唯一通讯单位。我院杨玉林教授、林凯峰教授和张健副教授为论文共同通讯作者。我院博士研究生王伟为论文第一作者。我院博士研究生王嘉奇、胡博源,硕士研究生张兴蕊,董亚雨助理研究员,夏德斌教授参与论文相关研究工作。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202306140

镧系超分子框架与钙钛矿间的佛斯特(Forster)共振能量转移示意图


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