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山東大學于偉泳教授團隊在鈣鈦礦太陽能電池研究方面取得進展

2025-01-20 11:43:33山東大學閱讀量:18305 我要評論


  近日,山東大學化學與化工學院于偉泳教授聯合魯東大學張樹芳教授,在鈣鈦礦太陽能電池(PSC)研究中取得重要進展,提出了一種通過水相原位聚合鏈纏結凝膠SnO2結構作為電子傳輸層,提升PSC光電轉換效率效率和鉛吸收能力的新策略。相關研究成果以“A Chain Entanglement Gelled SnO2 Electron Transport Layer for Enhanced Perovskite Solar Cell Performance and Effective Lead Capture”為題,發表在國際期刊Advanced Materials上。山東大學化學與化工學院博士研究生周禹辰、何正言為共同第一作者。
 
圖1. 水相自聚合的DAES與LiCl結合,引入PVP后構建鏈纏繞凝膠結構
 
  PSC在電子傳輸層的設計和優化方面一直面臨挑戰。研究團隊提出了一種方法,將3-[[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基銨]丙烷-1-磺酸(DAES)在水相中的自聚合、LiCl的催化作用與鹽析效應結合,并引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為鏈纏結結構的聚合物鏈,從而構建了鏈纏結網絡凝膠(圖1)。基于此,采用化學浴沉積法,通過水相原位聚合成功制備了鏈纏結凝膠SnO2(G-SnO2),并將其應用于PSC中的電子傳輸層。
 
圖2. 基于G-SnO2的PSC實現器件性能與鉛吸收能力的提升
 
  基于這一新型G-SnO2結構的PSC展現出24.77%的功率轉換效率,并且在2100小時的空氣暴露后,保持了83.3%的初始效率。研究還發現,G-SnO2能夠給出更多的C=O和S=O活性位點,從而顯著增強鈣鈦礦層的鉛吸收能力(圖2)。這一策略為提升鈣鈦礦太陽能電池的性能和穩定性提供了新方向,展示了G-SnO2結構在高效穩定器件中的巨大潛力。
 
  上述研究工作得到國家自然科學基金和山東大學-慕爾斯鈣鈦礦聯合實驗室的資助。
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