二維鈣鈦礦太陽能電池研究獲進展

近日，中科院大連化物所研究員郭鑫和中科院院士李燦團隊合作開發(fā)出一種DJ型二維層狀鈣鈦礦材料，并應(yīng)用于光伏電池，獲得了優(yōu)異的器件穩(wěn)定性。相關(guān)成果于12月21日在線發(fā)表于《焦耳》。

近年來，有機—無機雜化鈣鈦礦太陽電池（PSC）受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，然而器件穩(wěn)定性差的問題一直制約其發(fā)展。

為此，該團隊通過引入含有雙氨基基團的有機陽離子，去除以前RP型鈣鈦礦層間的范德華相互作用，開發(fā)出DJ型二維層狀鈣鈦礦材料。相比于RP型二維鈣鈦礦，DJ型二維鈣鈦礦有機陽離子在分子兩端均以氫鍵與無機鈣鈦礦層相連，因而具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

實驗表明，以該類DJ型二維鈣鈦材料制備的PSC，光電轉(zhuǎn)換效率達到13.3％，更為重要的是其具有高度穩(wěn)定性。未封裝器件在“雙85”（85℃和85%相對濕度）條件下和一個標(biāo)準(zhǔn)太陽光持續(xù)光照條件下進行長期老化測試，結(jié)果表明DJ型二維PSC可以保持95%以上的光電轉(zhuǎn)換效率，表現(xiàn)出優(yōu)異的濕熱穩(wěn)定性和光照穩(wěn)定性。

該工作為鈣鈦礦材料及其器件穩(wěn)定性研究提供了新的視角，有利于推動鈣鈦礦太陽電池的進一步發(fā)展。