光交联富勒烯衍生物助力柔性钙钛矿太阳能电池的机械性能

有机无机杂化金属卤化物钙钛矿是一类具有优良光电特性的光伏半导体材料。目前利用钙钛矿型太阳能电池制备的柔性光伏器件也备受关注。然而柔性光伏器件的机械稳定性是目前研究的重大挑战之一。在低温下溶液法制备的钙钛矿薄膜为制造柔性太阳能电池提供了更好的发展空间。

近日，苏州大学廖良生教授、王照奎教授以及德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心Antonio Abate教授通过光交联[6,6]‐phenylC₆₁‐butyric oxetane dendron ester（C-PCBOD）改善MAPbI₃钙钛矿膜的机械稳定性。研究人员证明了C-PCBOD可以钝化晶界，减少了陷阱态的形成并增强了MAPbI₃的环境稳定性以及机械稳定性。同时针对机械稳定性的改善做了深入的研究和探讨，基于MAPbI₃的钙钛矿太阳能电池在非柔性和柔性基底上的效率分别为20.4％和18.1％。这项工作为稳定和高效的柔性钙钛矿太阳能电池提供了一种有效的策略。

图1. 光交联C-PCBOD优化钙钛矿晶体结晶示意图。

相关论文发表于Advanced Materials，文章的第一作者是德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心李萌博士；共同通讯作者为苏州大学的廖良生教授、王照奎教授和柏林亥姆霍兹材料与能源中心Antonio Abate教授。

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Perovskite grains embraced in a soft fullerene network make highly efficient flexible solar cells with superior mechanical stability

Meng Li, Ying-Guo Yang, Zhao-Kui Wang*, Tin Kang, Qiong Wang, Silver Hamill Turren Cruz, Xing-Yu Gao, Chain-Shu Hsu, Liang-Sheng Liao*, Antonio Abate*

Adv. Mater., 2019, 31, 1901519, DOI: 10.1002/adma.201901519

研究团队简介

高性能钙钛矿太阳能电池是苏州大学廖良生教授、王照奎教授课题组的研究方向之一。近几年来该课题组基于以往从事有机光电器件和材料研究的经验，围绕有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池中的界面、钙钛矿薄膜晶化、铅的毒性等关键问题，开发了一系列高效、稳定的空穴和电子传输材料，在界面修饰的基础上，发展了多种钙钛矿薄膜晶化控制的新方法（水添加剂、界面诱导晶化、热铰链富勒烯掺杂、电场辅助晶化、二维材料钝化、柔性器件等），通过掺杂非铅金属元素调控钙钛矿薄膜的晶化取并实现降低铅使用量等多重目的。相关论文请参考：

Joule, 3, 1 (2019);

Adv. Mater., 31, 1901519 (2019) ;

Adv. Mater., 31, 1902222 (2019);

Nano Lett., 19, 2066 (2019);

Adv. Funct. Mater., 29, 1807094 (2019)

Adv. Mater., 30, 1800258 (2018);

Adv. Funct. Mater., 28, 1705875 (2018);

Adv. Energy Mater., 8, 1701688 (2018);

Adv. Mater., 28, 6695 (2016);

Adv. Energy Mater., 6, 1601156 (2016);

Adv. Funct. Mater., 25, 6671 (2015);

ACS Nano, 10, 5479 (2016);

Nano Energy, 43, 47 (2018);

ACS Energy Lett., 3, 875 (2018);

J. Mater. Chem. A, (2019) DOI: 10.1039/C9TA03176F;

J. Mater. Chem. A, 7, 1161 (2018);

J. Mater. Chem. A, 6, 1161 (2018);

J. Mater. Chem. A, 5, 2572 (2017);

J. Mater. Chem. A, 4, 15088 (2016);

J. Mater. Chem. A, 4, 1326 (2016);

J. Mater. Chem. A, 3, 13533 (2015);

ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 13240 (2017)

ACS Appl. Mater. Interfaces, 7, 9645 (2015);

Appl. Phys. Lett., 108, 053301 (2016).

Nanoscale, 9, 13506 (2017)

Phys. Chem. Chem. Phys., 17, 19745 (2015)

Phys. Chem. Chem. Phys., 17, 26653 (2015)