大连化物所柔性钙钛矿太阳能电池氧化钛等产业整合完成
时间:2016-05-27 10:03来源:大连化学物理研究所 作者:吴守帅
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近日，中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室太阳能研究部研究员刘生忠带领的团队与陕西师范大学合作，运用固态离子液体作为电子传输材料，制备出效率达到16.09%的柔性钙钛矿太阳能电池，突破了目前柔性器件的最高效率。
对于理想的光伏器件，其应当具有光电转换效率高、制造成本低、质量轻、寿命长等特点。以有机铅卤化物钙钛矿作为光吸收材料的太阳能电池，虽然具有较高的能量转换效率（约20%），且可以通过低成本、操作简单的溶液法制备获得，但由于其在自然环境下的连续工作稳定性较差，使其距离大规模商业化生产尚有一定距离。
柔性太阳能电池由于具有质量轻，便携，易于运输、安装等优点被广泛关注。目前，高效钙钛矿太阳能电池均采用典型的三明治构型（阴极/电子传输层/钙钛矿吸光层/空穴传输层/阳极）。一般的界面层材料需要高温处理 (>450℃)，此过程不仅增加了能耗，同时也限制了高效柔性钙钛矿太阳能电池的应用。针对此问题，该团队前期在室温下利用磁控溅射制备了高透光、高载流子迁移率的氧化钛电子传输层，基于此材料的柔性钙钛矿薄膜电池效率达到15.07%，是当时的最高效率。相关结果发表在《能源环境科学》（Energy Environ. Sci., 2015, 8, 3208-3214, DOI: 10.1039/C5EE02155C）上。
氧化钛在光催化、敏化太阳能电池以及传感器等许多领域都得到了广泛的研究。氧化钛（化学式:TiO₂，式量:79.87）白色粉末。熔点1840℃，沸点2900℃，密度4.26g/mL（25℃），折射率2.61。常温常压下稳定。不溶于水，不溶于盐酸、硝酸和稀硫酸。溶于热浓硫酸、氢氟酸。是弱的两性氧化物，与硫酸氢钾熔融生成硫酸钛；与氢氧化钠熔融生成钛酸钠。用作重要的白色颜料和瓷器釉药，还用于制金属钛、钛铁合金、硬质合金。橡胶、造纸用作填料。电机工业用于制绝缘体、电瓷等。工业上用硫酸分解钛铁矿，除铁后再经水解制得。
最近，该团队发现利用一种固态离子液体作为钙钛矿太阳能电池的电子传输材料可以有效提高器件的效率，还可以很好地抑制器件中的电流-电压滞后效应，制备的柔性电池效率达到16.09%，突破了目前柔性器件的最高效率。优异的器件性能主要归因于该离子液体具有很好的光增透作用、较高的电子迁移率和合适的能级，同时离子液体可以减少钙钛矿薄膜的缺陷。这一研究成果为实现低成本、大面积柔性钙钛矿太阳能电池推广提供了切实可行的途径。
在外电场作用下液态介质内的电子受到加速而迁移，称电子迁移。迁移率(单位场强下的电子迁移速率)是沿着外电场施加于电子上的作用力方向，通常小于无规热运动速率，其大小由介质阻碍与外场加速间达到的平衡来确定，是一个平均速率。
该研究工作得到了中央高�；稹⒊そд吆痛葱峦哦�“111计划”和“千人计划”项目的资助。
(责任编辑：admin)
对于理想的光伏器件，其应当具有光电转换效率高、制造成本低、质量轻、寿命长等特点。以有机铅卤化物钙钛矿作为光吸收材料的太阳能电池，虽然具有较高的能量转换效率（约20%），且可以通过低成本、操作简单的溶液法制备获得，但由于其在自然环境下的连续工作稳定性较差，使其距离大规模商业化生产尚有一定距离。
柔性太阳能电池由于具有质量轻，便携，易于运输、安装等优点被广泛关注。目前，高效钙钛矿太阳能电池均采用典型的三明治构型（阴极/电子传输层/钙钛矿吸光层/空穴传输层/阳极）。一般的界面层材料需要高温处理 (>450℃)，此过程不仅增加了能耗，同时也限制了高效柔性钙钛矿太阳能电池的应用。针对此问题，该团队前期在室温下利用磁控溅射制备了高透光、高载流子迁移率的氧化钛电子传输层，基于此材料的柔性钙钛矿薄膜电池效率达到15.07%，是当时的最高效率。相关结果发表在《能源环境科学》（Energy Environ. Sci., 2015, 8, 3208-3214, DOI: 10.1039/C5EE02155C）上。
氧化钛在光催化、敏化太阳能电池以及传感器等许多领域都得到了广泛的研究。氧化钛（化学式:TiO₂，式量:79.87）白色粉末。熔点1840℃，沸点2900℃，密度4.26g/mL（25℃），折射率2.61。常温常压下稳定。不溶于水，不溶于盐酸、硝酸和稀硫酸。溶于热浓硫酸、氢氟酸。是弱的两性氧化物，与硫酸氢钾熔融生成硫酸钛；与氢氧化钠熔融生成钛酸钠。用作重要的白色颜料和瓷器釉药，还用于制金属钛、钛铁合金、硬质合金。橡胶、造纸用作填料。电机工业用于制绝缘体、电瓷等。工业上用硫酸分解钛铁矿，除铁后再经水解制得。
最近，该团队发现利用一种固态离子液体作为钙钛矿太阳能电池的电子传输材料可以有效提高器件的效率，还可以很好地抑制器件中的电流-电压滞后效应，制备的柔性电池效率达到16.09%，突破了目前柔性器件的最高效率。优异的器件性能主要归因于该离子液体具有很好的光增透作用、较高的电子迁移率和合适的能级，同时离子液体可以减少钙钛矿薄膜的缺陷。这一研究成果为实现低成本、大面积柔性钙钛矿太阳能电池推广提供了切实可行的途径。
在外电场作用下液态介质内的电子受到加速而迁移，称电子迁移。迁移率(单位场强下的电子迁移速率)是沿着外电场施加于电子上的作用力方向，通常小于无规热运动速率，其大小由介质阻碍与外场加速间达到的平衡来确定，是一个平均速率。
该研究工作得到了中央高�；稹⒊そд吆痛葱峦哦�“111计划”和“千人计划”项目的资助。
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