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Science最新文章：室温下超稳定的全无机钙钛矿太阳能电池！
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有机无机杂化钙钛矿ABX3于2009年首次被用于光伏器件领域，至今已在太阳能电池中实现了>22%的能量转换效率，可媲美现今最好的薄膜硫族化物和硅光伏器件。然而，有机无机杂化钙钛矿存在一个致命的弱点：不稳定！ 在解决有机无机杂化钙钛矿稳定性的同时，稳定性更好的全无机钙钛矿研究也在不断进行中。卤化铅钙钛矿由于其独特的带隙而被寄予厚望，其中立方相的α-CsPbI3（Eg=1.73 eV）尤其是其中的佼佼者。然而，体相的α-CsPbI3只能在高温条件下稳定存在，当温度低于320℃时，就会转变为正交晶系的δ-CsPbI3（Eg=2.28eV），和太阳光谱不匹配，能量转化效率低下。 为了解决这个问题，前人利用Br-取代I-，虽然能在100℃左右稳定立方相的CsPbIBr2，但是组成变化导致带隙变宽，太阳能转化效率还是不够高！ 因此，如何在较低温度下将α-CsPbI3稳定在立方相，依旧是全无机钙钛矿太阳能电池研究的一个难题。 有鉴于此，Swarnkar等人利用经过修饰的纳米尺寸的α-CsPbI3量子点，制备得到了能在空气中稳定数月的α-CsPbI3薄膜，据此构建的太阳能电池开放回路电压为1.23V，能量转换效率可达10%以上。 这项研究的核心工作在于α-CsPbI3量子点制备方法的改进和纯化工艺开发，并将其引入到光伏器件领域。研究人员以碘和油胺作为表面保护剂，通过温度控制，得到不同纳米尺寸的系列α-CsPbI3量子点，实现在可见光区的带隙可调。室温条件下，所得到的α-CsPbI3量子点几天之后就会发生相转变，研究人员利用醋酸甲酯对产物进行纯化，去除未反应完全的前驱体，使得α-CsPbI3量子点可在室温条件稳定数月！ 总之，这项研究工作利用纳米技术，为全无机钙钛矿太阳能电池的发展带来了新的契机，并有望扩展到LED等光电应用领域。 Quantum dot–induced phase stabilization of α-CsPbI3 perovskite for high-efficiency photovoltaics Abhishek Swarnkar1,2, Ashley R. Marshall1,3, Erin M. Sanehira1,4, Boris D. Chernomordik1, David T. Moore1, Jeffrey A. Christians1, Tamoghna Chakrabarti5, Joseph M. Luther1,* + Author Affiliations ↵*Corresponding author. Email: joey.luther@nrel.gov Science 07 Oct 2016: Vol. 354, Issue 6308, pp. 92-95 DOI: 10.1126/science.aag2700 以上内容来自微信公众号纳米人 |
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