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“智能感知与信息处理”科研团队在钙钛矿半导体材料缺陷钝化领域取得新进展
发布时间:2021-10-09

近日,我校理学院谭佐军教授带领的“智能感知与信息处理”科研团队在钙钛矿半导体材料缺陷钝化及太阳能电池性能提升方面取得新进展。相关研究成果以“Simultaneous Bulk Defect Passivation and Enhanced Electron Extraction in Inverted Perovskite Solar Cells via Nonfullerene Y6 Anti-solvent Assisted Gradient Heterostructure”为题在Journal of Power Sources发表。

铅基卤素钙钛矿太阳能电池(PSC)因其在低碳清洁能源领域的应用前景,获得了广泛关注。过去十年,经过科研人员努力,铅基卤素钙钛矿太阳能电池单结器件PCE已经超过25%。越来越多的研究者已将目光投向了降低光伏器件的能量损失,从而提高开路电压(Voc),并进一步提升器件效率。而开路状态下,光生载流子会通过半导体内部的非辐射复合淬灭,会导致光伏器件的Voc降低,由晶体点缺陷引起的带尾定域态以及器件界面缺陷态正是载流子非辐射复合的主要源由。

该研究中,科研团队提出了一种新的材料设计理念用以抑制钙钛矿光伏器件中的缺陷态。在该工作中,非富勒烯Y6被引入钙钛矿活性层和电子传输材料之间。 Y6当中的孤对电子通过Lewis酸碱加成反应与钙钛矿材料中Pb2+点缺陷配位,从而实现对阳离子缺陷的有效钝化。此外,通过反溶剂工程,嵌入到活性层中的Y6通过梯度结构的异质结可实现界面能级对齐,有效平衡载流子扩散长度的差异。基于以上协同效应,光伏器件Voc大幅提升至1.15 V。

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图1. Y6分子对点缺陷的有效钝化及界面梯度异质结的形成

Y6分子对点缺陷的有效钝化及界面梯度异质结的形成

上述文章郭亚雄博士为第一作者,谭佐军教授和广东技术师范大学熊良斌教授为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金(11904115)、湖北省自然科学基金(2020CFB173)、中央高校基本科研业务费专项基金(2662019QD007, 2662020LXPY008)和广东重点研究计划(2020zdzx2028)资助。

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