质料基因组工程研究院王生浩课题组与相助者一连在《Small》刊发高效率太阳能电池的最新研究效果

宣布时间:2023-03-16投稿:吕涛 浏览次数:

鼎力大举生长可再生清洁能源是解决现在古板化石能源欠缺和未来能源;;;; ;;闹饕卸,,也是未来人来可一连生长的必经之路、是实现“ 碳达峰、碳中和”的主要手段。。。太阳能电池是使用质料的吸光特征将光能(可见光和/或红外光)转化为电能的一类质料,,主要有硅基太阳能电池和薄膜类太阳能电池。。。前者已商业化,,但现在泛起了效率瓶颈和本钱高的问题,,而薄膜类太阳能电池由于具有质料用料少、可弯折、轻盈、本钱低、稳固等的特征,,在未来的能源领域展现出重大的应用潜力(下图1)。。。

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图1.太阳光光谱图和光伏发电图示。。。

有机薄膜太阳能电池具有低本钱、可溶液加工、柔性等优势,,是未来柔性电子和智能衣着领域极具潜力的电源供应者。。。克日,,王生浩&徐韬课题组立异性地提出了一种新型可溶液加工的、基于Nb2C MXene二维质料的空穴传输层(PEDOT:PSS-Nb2C)质料,,通详尽腻控制形貌,,器件效率获得了大幅度的提升。。。电学、形貌、化学组成表征效果批注Nb2C MXene可以提升PEDOT:PSS薄膜的导电性并增进相疏散,,从而提升活性层的空穴传输速率、电荷提取能力以及降低器件的界面电阻。。。别的,,PEDOT:PSS-Nb2C传输层质料被拓展应用于基于差别非富勒烯系统的器件中,,证实晰其在提升有机薄膜太阳能电池器件性能上的普适性。。。该研究在未来民用(如智能衣着)和军用领域(在特殊情形下为电子元器件提供高功率密度比的电能)均有主要的意义。。。威廉希尔为本文第一署名单位,,中欧学院研究生邓宝中为论文第一作者,,质料基因组工程研究院的王生浩教授、中欧学院的徐韬副教授和上海高压科学与手艺先进研究中心(上海-张江)的董嘹亮研究员为论文的配合通讯作者,,质料基因组工程研究院的王子涵高级实验师为本事情测试了高质量高区分透射电镜照片,,威廉希尔为本文第一署名单位,,中欧学院研究生邓宝中为论文第一作者。。。

图2.(a)Nb2CMXene的TEM图.(b)Nb2CMXene的高区分率TEM图(嵌图为SAED选区电子衍射图).(c)PEDOT:PSS-Nb2C复合空穴传输层质料的高区分TEM 图.(d)Nb2C增进PEDOT:PSS相疏散的机理示意图.(e)基于PEDOT:PSS-Nb2C复合HTL的OSCs器件结构图.(f)三元OSCs的PCE随Nb2C掺杂浓度的性能漫衍图.(g)基于二维质料的单结OSCs性能较量图。。。

与有机薄膜太阳能电池相比,,无机薄膜太阳能电池具有稳固、效率高的特点,,即在外界使用情形下,,受到水分、氧气、温度等外界情形的影响较小,,因此使用寿命长,,是家庭屋顶发电、严苛情形下(如沙漠)光伏电站、漫衍式光伏发电主要的组成部分。。。其中铜锌锡硫(Cu2ZnSn(S,Se)4,,即CZTS))太阳能电池具有吸光规模可调、稳固、本钱低廉的显著优点,,成为近年来在无机薄膜太阳能电池中研究的重点类型的太阳能电池。。。但现在面临的问题是效率仅为Si电池的约一半,,在效率提升方面还需要大宗的研究事情。。。克日,,南开大学与威廉希尔相助,,使用低温光致发光谱展现了退却火微情形(SnSe2蒸气情形下两步退火法)对电池界面缺陷以及非辐射复合的影响,,从而为进一步提升CZTS太阳能电池的效率提供了主要的理论依据和支持,,为未来该类质料在光伏发电、光伏修建一体会应用领域提供了更大的可能性。。。南开大学张毅教授、敖建平教授和我校质料基因组工程研究院的王生浩教授为论文的配合通讯作者。。。

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 图3.(a,b)温度转变的光致发光谱和(c)室温下的差别样品的载流子寿命谱.

文章链接:

Baozhong Deng, Hong Lian, Baotong Xue, Ruichen Song, Shi Chen, Zihan Wang, Tao Xu*, Hongliang Dong*, Shenghao Wang*. Niobium-Carbide MXene Modified Hybrid Hole Transport Layer Enabling High-Performance Organic Solar Cells Over 19%. SMALL,,2023,,DOI:10.1002/smll.202207505.

Jiajia Guo, Yang Mao, Jianping Ao*, Yanchen Han, Chun Cao, Fangfang Liu, Jinlian Bi, Shenghao Wang*, Yi Zhang*. Microenvironment Created by SnSe2 Vapor and Pre-Selenization to Stabilize the Surface and Back Contact in Kesterite Solar Cells.SMALL, 2022, doi: 10.1002/smll.202203354.


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