鉅大LARGE | 點擊量：286次 | 2023年07月13日
澳大利亞科學家利用2D、3D鹽的混合物造出更高耐濕性的太陽能電池
澳大利亞昆士蘭大學的科學家已經(jīng)基于2D和3D鹽的混合物制造了太陽能電池。他們聲稱，這種電池比僅基于3D材料的“傳統(tǒng)”鈣鈦礦電池具有更高的耐濕性和耐用性。
該單元應包括基于二維（2D）鈣鈦礦單元的優(yōu)勢，與“常規(guī)”3D結構相比，該單元通常具有更大的疏水性和熱穩(wěn)定性。但是，它還應包括3D鈣鈦礦電池的優(yōu)點，它可以提供強光吸收，良好的電荷載流子傳輸和更高的功率轉換效率。
最近在《自然通訊》上發(fā)表的“工程設計的含氟化鈣的倒鈣鈦礦太陽能電池，效率>21％，并提高了對濕氣的穩(wěn)定性”中，該電池以倒置構造（p–i–n）構建。與標準n-i-p體系結構相比，科學家將其描述為具有潛在的低溫制備工藝，降低的磁滯現(xiàn)象并提高了在紫外線（UV）下的長期穩(wěn)定性的解決方案。
該設備將氟化鉛鹽-2-（2,3,4,5,6-五氟苯基）乙基碘化銨（FEAI）摻入處理溶液中，該溶液通常用于形成3D甲基銨碘化鉛（MAPbI3）。
澳大利亞團隊解釋說：“我們證明，相對于純凈的MAPbI3，少量添加劑可以提高功率轉換效率以及對濕度和溫度的穩(wěn)定性。我們的研究還表明，當處理溶液中的FEAI濃度高于臨界水平時，細胞的性能就會下降?！?/p>
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
他們說，通過低溫制造工藝，只需將0.3摩爾百分比的氟化鉛鹽添加到三維甲基銨碘化鉛鈣鈦礦中，即可使電池實現(xiàn)21.1％的功率轉換效率，而無需使用防反射涂層。電池還具有1.12V的開路電壓，22.4mA/cm2的短路電流和84％的填充系數(shù)。他們還聲稱，沒有證據(jù)表明形成了2D鈣鈦礦層，也沒有明確定義的大型2D晶體。
該小組表示，我們相信，這種效率與前者溶液中由2D和3D鹽的混合物組成的倒鈣鈦礦太陽能電池所報道的最高效率相比，盡管活性層不太復雜。
他們補充說，與3D鈣鈦礦混合時可以形成2DRuddlesden-Popper（RP）鈣鈦礦膜的添加劑不一定必須以一定濃度使用才能形成2D/3D混合鈣鈦礦膜，以穩(wěn)定細胞并確保性能。近年來，Ruddlesden-Popper（RP）鈣鈦礦在光伏領域引起了廣泛的關注，因為它們具有很高的穩(wěn)定性，并且不會犧牲太多的效率。
科學家得出結論，結果表明，如果活性層成分中沒有FEAI（純MAPbI3）或添加劑過多（少至百分之幾），那么這些設備的性能就會變差。，添加0.3μmol％的FEAI導致鈣鈦礦薄膜中沒有可觀察到的2D相位，并且器件的性能最佳。
