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李灿院士团队ACS Energy Lett.:PSCs的PCE高达23.12%!
来源: 时间:2023-11-27 09:57:19 浏览:1433次


第一作者:Wajid Ali

通讯作者:李灿院士

通讯单位:中国科学院大连化学物理研究所

DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01936.



研究背景



晶格结构对金属卤化物钙钛矿(MHP)光电子性能的影响已得到广泛认可,但晶体学和光生载流子之间的关系尚不清楚。基于此,中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队报道了甲基碘化铅铵(MAPbI3)双畴在直流(DC)极化条件下,形成了优先的晶体取向,导致畴边界的演化和光散射的增强。揭示了微观晶体调制在MHP太阳能电池性能中的关键作用。直流极化诱导了0.1%的不可逆晶体畸变、晶体的重定向和畴宽的增强。这些晶体结构的变化导致光吸收增强10%,抑制了可能源于晶格极化的非辐射复合,最终导致观察到的Voc和Jsc的增加。



文章要点



1. 作者以甲基碘化铅铵(MAPbI3)双畴为模型材料,研究其晶体结构与光电性能之间的关系。晶体学研究表明,铁弹性演化对MAPbI3太阳能电池的性能起着至关重要的作用。具体而言,在直流(DC)极化和交流(AC)极化的外部电刺激下,双畴的铁弹性应力是不同的。在直流极化下,铁弹性应力的调制增强了畴边界处的光散射,导致与交流极化相比,光吸收明显增强。

2. 连续的直流极化导致不可逆的晶格膨胀约0.1%,导致光吸收率提高10%。在直流极化下,钙钛矿太阳能电池(PSCs)的短路电流密度Jsc和开路电压Voc分别提高了1.34 mA cm-2和135 mV。极化增强PSCs的功率转换效率(PCE)达到23.12%,是MAPbI3中功率转换效率最高的电池之一。本文报道的观察是全新的发现,对金属卤化物钙钛矿(MHP)太阳能电池的性能有实际的改进。



图文展示



 

图1. MAPbI3双畴的晶格结构

 

图2.电场作用下MAPbI3双畴铁弹性应力的调制

 

图3.铁弹性应力对光学性质和载流子动力学的影响

 

图4.铁弹性应力对太阳能电池性能的影响

 

图5.不同极化下的晶体演化机制

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全部 3小时前 四川
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