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學院楊玉林教授和范瑞清教授課題組在鈣鈦礦光伏領域取得重要進展

發布時間:2019-11-23瀏覽次數:13來源:化工與化學學院

近日,我院楊玉林教授與范瑞清教授帶領的光電功能材料團隊在鈣鈦礦光伏領域取得重要進展,研究成果以科研論文的形式發表在國際化學頂級期刊德國應用化學(Angewandte Chemie International Edition,影響因子12.275),并選為“Hot Paper”。論文題目為《雜化POM@Cu-BTC氧化劑的自組裝并用于提升鈣鈦礦太陽能電池的效率及長期穩定性》(Self-Assembly of Hybrid Oxidant POM@Cu-BTC for Enhanced Efficiency and Long-time Stability of Perovskite Solar Cells DOI: 10.1002/anie.201909291),楊玉林教授和范瑞清教授為文章通訊作者,我院2017級博士生董亞雨和師資博士后張健為共同第一作者,哈工大為唯一通訊單位。

鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)的光電轉換效率(PCE)在近幾年得到飛速的提升,目前認證的轉換效率已經達到25.2%。盡管如此,鈣鈦礦太陽能電池的實際生產及應用仍受限于器件的穩定性。基于有機分子Spiro-OMeTAD空穴傳輸層材料的電導率和空穴遷移率仍然較低,達到氧化態需要的時間較長等問題,課題組提出結合金屬有機骨架(MOFs)的多孔性和多金屬氧酸鹽(POMs)的氧化能力的優勢,將多孔復合材料POM@Cu-BTC應用于PSCs的空穴傳輸層中,提升Spiro-OMeTAD分子的氧化效率及空穴傳輸層材料的電化學性能。結果表明,結構中的POMs能夠在惰性氣氛中定量可控地氧化Spiro-OMeTAD,摻雜后的HTM薄膜的電導率和空穴遷移率提升至未摻雜的近兩倍,制備的鈣鈦礦太陽能器件實現了21.44%的PCE,并且填充因子高達0.80。此外,在30%相對濕度的室溫條件下儲存一月后,無封裝的電池器件仍然能保持初始PCE的90%。因此,該研究工作提出了一種簡單化學摻雜策略,即將氧化性的POMs與多孔的MOF結合后的雜化材料引入空穴傳輸層,不僅實現定量可控氧化Spiro-OMeTAD,提升薄膜的電導率和空穴遷移率,器件的長期穩定性也得到了明顯地提升,對鈣鈦礦太陽能電池的產業化發展具有重要意義。

楊玉林教授與范瑞清教授多年從事光伏器件和MOF材料研究,已在《先進能源材料》(Adv. Energy Mater. 影響因子:24.88),《材料化學A》(J. Mater. Chem. A,影響因子:10.73),《ACS材料化學與界面》(ACS Appl. Mater. Inter. 影響因子:8.45),(ChemSusChem,影響因子:7.8)等期刊發表研究成果50余篇。

文章鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.201909291

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