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哈工大在钙钛矿光伏领域取得重要进展

发布日期: 2019/12/2 10:41:57                       发布单位: 工作人员                       新闻来源: 北极星太阳能光伏网

      近日,哈尔滨工业大学化工与化学学院杨玉林教授与范瑞清教授带领的光电功能材料团队在钙钛矿光伏领域取得重要进展,研究成果以科研论文的形式发表在国际化学顶级期刊德国应用化学(Angewandte Chemie International Edition,影响因子12.275),并选为“Hot Paper”。论文题目为《杂化POM@Cu-BTC氧化剂的自组装并用于提升钙钛矿太阳能电池的效率及长期稳定性》(Self-Assembly of Hybrid Oxidant POM@Cu-BTC for Enhanced Efficiency and Long-time Stability of Perovskite Solar Cells DOI: 10.1002/anie.201909291),杨玉林教授和范瑞清教授为文章通讯作者,哈工大2017级博士生董亚雨和师资博士后张健为共同第一作者,我校为唯一通讯单位。

      钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)在近几年得到飞速的提升,目前认证的转换效率已经达到25.2%。尽管如此,钙钛矿太阳能电池的实际生产及应用仍受限于器件的稳定性。基于有机分子Spiro-OMeTAD空穴传输层材料的电导率和空穴迁移率仍然较低,达到氧化态需要的时间较长等问题,课题组提出结合金属有机骨架(MOFs)的多孔性和多金属氧酸盐(POMs)的氧化能力的优势,将多孔复合材料POM@Cu-BTC应用于PSCs的空穴传输层中,提升Spiro-OMeTAD分子的氧化效率及空穴传输层材料的电化学性能。结果表明,结构中的POMs能够在惰性气氛中定量可控地氧化Spiro-OMeTAD,掺杂后的HTM薄膜的电导率和空穴迁移率提升至未掺杂的近两倍,制备的钙钛矿太阳能器件实现了21.44%的PCE,并且填充因子高达0.80。此外,在30%相对湿度的室温条件下储存一月后,无封装的电池器件仍然能保持初始PCE的90%。因此,该研究工作提出了一种简单化学掺杂策略,即将氧化性的POMs与多孔的MOF结合后的杂化材料引入空穴传输层,不仅实现定量可控氧化Spiro-OMeTAD,提升薄膜的电导率和空穴迁移率,器件的长期稳定性也得到了明显地提升,对钙钛矿太阳能电池的产业化发展具有重要意义。

      杨玉林教授与范瑞清教授多年从事光伏器件和MOF材料研究,已在《先进能源材料》(Adv. Energy Mater. 影响因子:24.88),《材料化学A》(J. Mater. Chem. A,影响因子:10.73),《ACS材料化学与界面》(ACS Appl. Mater. Inter. 影响因子:8.45),(ChemSusChem,影响因子:7.8)等期刊发表研究成果50余篇。

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