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材料人報(bào)告|2019年第一季度鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究詳情分析

近年來(lái),有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料吸引了大批科研學(xué)者的研究熱情,因?yàn)樗鼈兙哂袔陡叨瓤烧{(diào),吸收系數(shù)高,激子束縛能低和載流子壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)勢(shì)。更重要的是,這種鈣鈦礦材料元素儲(chǔ)量豐富,價(jià)格低廉,且可溶液法加工,非常適合于各種光電器件的制作。作為鈣鈦礦材料眾多光電應(yīng)用之一,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)取得了前所未有的巨大成就,其功率轉(zhuǎn)換效率從2009年的3.8%暴增至2019年的24.2%,該效率超過(guò)了現(xiàn)有所有薄膜電池的效率記錄,并僅次于單晶硅電池的26.7%。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料的化學(xué)通式為ABX3,其中A通常為一價(jià)有機(jī)陽(yáng)離子如MA+、FA+;B代表金屬陽(yáng)離子如Pb2+、Sn2+;X則是一些鹵素陰離子如I-、Br-。PSCs是一種極具革命性的新型光伏技術(shù),它在2013年被《Science Magazine》評(píng)為“年度十大突破”之一,2015年被《BP Magazine》評(píng)為“改變能源格局的八大技術(shù)”之一,2016年被《WEF Magazine》評(píng)為“十大新興技術(shù)”之一,2017年被《MIT TR Magazine》評(píng)為“年度最引人注目的能源進(jìn)步”之一,2018年被《Frobes Magazine》評(píng)為“未來(lái)十年改變?nèi)祟惿畹募夹g(shù)”之一??梢钥隙ǖ氖?,再多的溢美之詞來(lái)形容這種神奇的材料也不為過(guò)。但更令人欣慰的一點(diǎn)是,PSCs研究的高速發(fā)展帶動(dòng)了這種“魔法”材料在其他光電領(lǐng)域的進(jìn)步,例如發(fā)光二極管、光子探測(cè)器、微型激光器等,這也開(kāi)啟了百花齊放的研究盛世。

今年是PSCs誕辰十周年,短短十年中PSCs取得的階段性成果顯著,這讓人們對(duì)這項(xiàng)破壞性新型光伏技術(shù)的未來(lái)充滿無(wú)限期待。鑒于此,小編根據(jù)Web of Science數(shù)據(jù)對(duì)2019年第一季度PSCs相關(guān)論文進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),得到的發(fā)文數(shù)量超過(guò)了1128篇,下面小編從不同方面進(jìn)行的數(shù)據(jù)解讀。

01

1、不同月份發(fā)文數(shù)量情況

看圖可知,PSCs在2019年第一季度每月的發(fā)文數(shù)量相差不多,且發(fā)文量均超過(guò)300篇,這也反映出全球范圍內(nèi)PSCs的研究熱情仍然未退卻。雖然PSCs已經(jīng)走完了第一個(gè)十年,但其發(fā)展勢(shì)頭仍然迅猛,預(yù)計(jì)整個(gè)2019年度PSCs發(fā)文量會(huì)在3000+。

02

2、不同期刊發(fā)文數(shù)量情況

該表統(tǒng)計(jì)了第一季度PSCs發(fā)文期刊分布情況,顯然地,JMCA牢牢把持著頭名,可見(jiàn)其比較受PSCs研究學(xué)者青睞,而JMCA今年的IF預(yù)計(jì)將會(huì)破10。緊跟其后的是新晉高IF期刊Nano Energy,此刊近年來(lái)對(duì)PSCs接收較多,IF增長(zhǎng)較快,預(yù)計(jì)今年的IF會(huì)上15,屬于比較理想投遞的刊物。再后面的四種刊物IF相差不多,發(fā)文量接近。比較引人矚目的是ACS Applied Energy Materials的PSCs發(fā)文量在不斷暴增,該刊創(chuàng)建期較短,目前尚無(wú)IF,但文章定位相對(duì)較高,預(yù)計(jì)后期IF會(huì)呈現(xiàn)比較可觀的數(shù)值,這一點(diǎn)與發(fā)文量同樣突出的Solar RRL很相似。傳統(tǒng)的高IF期刊如Advanced Materials和Advanced Functional Materials的PSCs發(fā)文量也不少,AM無(wú)需多說(shuō),IF仍然存在很大的增長(zhǎng)空間,倒是AFM的增長(zhǎng)空間可能受到內(nèi)部和外部期刊的壓縮。整體而言,多數(shù)PSCs發(fā)文刊物的IF會(huì)大于5,但高IF的PSCs發(fā)文量在減少,當(dāng)然這也是比較符合當(dāng)前PSCs研究形勢(shì)的。

03

3、不同作者和機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量情況

從研究機(jī)構(gòu)單位情況表可以得出,PSCs領(lǐng)域的研究群體十分集中,絕大多數(shù)基本被中國(guó)研究機(jī)構(gòu)所占據(jù)。尤其是,中科院和中科大的發(fā)文量占比接近20%,研究非?;钴S。中科院下屬半導(dǎo)體研究所、大連化學(xué)物理研究所、青島生物能源與過(guò)程研究所、上海硅酸鹽研究所、福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所、寧波材料技術(shù)與工程研究所、蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所和化學(xué)研究所等等都在PSCs研究領(lǐng)域發(fā)文貢獻(xiàn)較多。另外,華中科技大學(xué)如同往年一樣依然保持較高的PSCs發(fā)文量,而北京大學(xué)和西安交通大學(xué)近年來(lái)發(fā)文量在不斷追趕。就國(guó)外研究團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),瑞士EPFL和韓國(guó)成均館大學(xué)的發(fā)文量還是比較有保證的。

從研究作者情況表來(lái)看,第一季度黃維和戴松元的PSCs發(fā)文占據(jù)前兩位,產(chǎn)量比較突出。像Kanatzidis、Gr?tzel、Park、Yabing Qi、Yang Yang和Nazeeruddin等PSCs大牛第一季度發(fā)文量也不少,且他們整體的發(fā)文IF較高,也反映相對(duì)較高的學(xué)術(shù)地位。最后,受益于全無(wú)機(jī)、準(zhǔn)二維等PSCs概念的密集研究,劉生忠的發(fā)文量出現(xiàn)明顯的爆發(fā)。

04

4、不同研究主題發(fā)文數(shù)量情況

由研究主題分布表可以看出,首先,PSCs中有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜的制備仍然占據(jù)較大的比重,顯然地,鈣鈦礦薄膜制備工藝的優(yōu)化是PSCs制作永恒的主題。隨著人們對(duì)鈣鈦礦薄膜認(rèn)識(shí)的不斷深入,溶劑工程、缺陷鈍化工程和晶體生長(zhǎng)控制工程等相關(guān)工藝層出不窮,高品質(zhì)的鈣鈦礦薄膜是實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定PSCs的關(guān)鍵因素之一。其次,界面接觸研究也是相當(dāng)廣泛,總占比超過(guò)了20%,不同種類的電子和空穴傳輸材料相繼出現(xiàn)。最后,全無(wú)機(jī)、非鉛和二維鈣鈦礦基PSCs占比也超過(guò)了10%,反映出這些PSCs研究新方向正在快速發(fā)展,尤其是全無(wú)機(jī)鈣鈦礦基PSCs的發(fā)文量十分驚人,因?yàn)橄噍^于有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦,全無(wú)機(jī)鈣鈦礦的預(yù)期穩(wěn)定性要更高。穩(wěn)定性問(wèn)題是制約PSCs商業(yè)化的嚴(yán)重挑戰(zhàn),全無(wú)機(jī)鈣鈦礦的廣泛研究很好地迎合了這一點(diǎn)。

05

5、2019年第一季度Top 10 PSCs文獻(xiàn)推薦

(1) Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells

(https://doi.org/10.1038/s41566-019-0398-2)

近年來(lái),鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的功率轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)提高到20%以上。尋找有效的缺陷鈍化方法被認(rèn)為是進(jìn)一步提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池功率轉(zhuǎn)換效率和開(kāi)路電壓的有效途徑。在這里,我們報(bào)道了有機(jī)鹵化物鹽苯乙基碘化銨(PEAI)用于混合鈣鈦礦薄膜表面缺陷鈍化。研究發(fā)現(xiàn)PEAI可以通過(guò)減少缺陷和抑制非輻射復(fù)合而產(chǎn)生更高效的電池,最終獲得了具有認(rèn)證效率高達(dá)23.32%(準(zhǔn)穩(wěn)態(tài))的平面鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。此外,在吸收閾值為1.53 eV時(shí)VOC達(dá)到了1.18 V,這相當(dāng)于Shockley-Queisser極限VOC(1.25 V)的94.4%。

點(diǎn)評(píng):效率!效率??!效率?。?!全球能把PSCs效率做到23%以上的團(tuán)隊(duì)寥寥無(wú)幾。

(2) Efficient, stable and scalable perovskite solar cells using poly(3-hexylthiophene)

(https://doi.org/10.1038/s41586-019-1036-3)

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中鈣鈦礦有源層通常夾在電子和空穴傳輸材料之間。到目前為止,在這些太陽(yáng)能電池中只有兩種有機(jī)空穴傳輸材料取得了最優(yōu)異的器件性能:PTAA和Spiro-OMeTAD。然而,這些材料在商業(yè)化方面具有若干缺點(diǎn)包括成本高、需要吸濕性摻雜劑以及沉積過(guò)程受限。聚(3-己基噻吩)(P3HT)是一種可替代的空穴傳輸材料,它具有具有優(yōu)異的光電性能,低成本且易于加工,但到目前為止使用P3HT的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率僅達(dá)到約16%。在這里,我們提出了一種使用無(wú)摻雜劑P3HT作為空穴傳輸材料的高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件架構(gòu)。另外,通過(guò)正己基三甲基溴化銨在鈣鈦礦表面的原位反應(yīng)使窄帶隙光吸收層的頂部形成薄的寬帶隙鹵化物鈣鈦礦層。冠軍器件獲得了高達(dá)22.7%的認(rèn)證功率轉(zhuǎn)換效率,回滯因子僅為±0.51%。在沒(méi)有封裝的情況下,器件在85%的相對(duì)濕度下表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。進(jìn)一步地,未封裝器件在室溫下1-太陽(yáng)照射長(zhǎng)達(dá)1370小時(shí)后仍可保持95%的初始效率,顯示出優(yōu)異的運(yùn)行穩(wěn)定性。我們采用可擴(kuò)展的D-Bar涂布法制造大面積模塊(24.97平方厘米),并沉積P3HT空穴傳輸層,器件實(shí)現(xiàn)了16.0%的功率轉(zhuǎn)換效率。

點(diǎn)評(píng):目前最高效的PSCs僅限于順式結(jié)構(gòu),即在鈣鈦礦吸光層上部需要沉積空穴傳輸層(HTMs),而多數(shù)的HTMs為有機(jī)分子或聚合物。P3HT的優(yōu)點(diǎn)無(wú)須贅述,這項(xiàng)研究將P3HT HTM基PSCs的效率從約16%大幅提升至認(rèn)證的22.7%,已經(jīng)足夠亮眼?。?!另外,Dopant-free HTMs也迎合了實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定PSCs的發(fā)展趨勢(shì)。

(3) A Eu3+-Eu2+ ion redox shuttle imparts operational durability to Pb-I perovskite solar cells(10.1126/science.aau5701)

金屬鹵化物鈣鈦礦吸收劑中具有柔軟性質(zhì)的組分通常在器件制造和操作期間產(chǎn)生鉛(Pb)0和碘(I)0缺陷。這些缺陷不僅會(huì)充當(dāng)降低器件效率的復(fù)合中心,而且還會(huì)誘導(dǎo)分解降低器件壽命。研究表明銪離子對(duì)Eu3+-Eu2+充當(dāng)“氧化還原梭”,可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)氧化Pb0和減少I0缺陷的周期性轉(zhuǎn)變,所得到的器件實(shí)現(xiàn)了21.52%(認(rèn)證20.52%)的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE),并且具有顯著改善的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。器件在1-sun連續(xù)照射或85°C加熱1500小時(shí)后可以保留92%和89%的峰值PCE,而MPP Tracking 500小時(shí)后,也可保留91%的原始穩(wěn)定PCE。

點(diǎn)評(píng):穩(wěn)定!穩(wěn)定!!穩(wěn)定!??!兼具高效率和超高穩(wěn)定性的PSC,是目前為止85°C條件下PSC的最佳表現(xiàn)。

(4) Chemical stability and instability of inorganic halide perovskites

(10.1039/C8EE03559H)

近年來(lái),無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦(IHPs)在光電領(lǐng)域引起了極大的關(guān)注。IHP通常預(yù)期表現(xiàn)出優(yōu)于主流有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦的化學(xué)穩(wěn)定性-無(wú)機(jī)鈣鈦礦廣泛用于各種光電器件如太陽(yáng)能電池和發(fā)光設(shè)備,這主要是由于消除了IHP晶體結(jié)構(gòu)中弱鍵合的有機(jī)成分。然而,最近的研究表明IHPs仍然面臨化學(xué)不穩(wěn)定的嚴(yán)重問(wèn)題,因此人們做出很多努力來(lái)穩(wěn)定IHPs以實(shí)現(xiàn)高性能設(shè)備。在這種背景下,本綜述詳細(xì)總結(jié)了過(guò)去在這方面取得的研究進(jìn)展,深入了解了IHPs的穩(wěn)定和不穩(wěn)定性,并為未來(lái)努力制造穩(wěn)定的IHP材料和設(shè)備提供了洞見(jiàn)。

點(diǎn)評(píng):無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦的研究雖遲于有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦,但發(fā)展速度驚人,是目前PSCs研究領(lǐng)域的當(dāng)紅炸子雞。全無(wú)機(jī)鈣鈦礦基PSCs的預(yù)期穩(wěn)定性很高,但實(shí)際中仍面臨諸多挑戰(zhàn),這篇綜述較為完整地總結(jié)了過(guò)往人們?cè)谶@方面的努力。

(5)How transport layer properties affect perovskite solar cell performance: insights from a coupled charge transport/ion migration model

(1039/C8EE01576G)

本文調(diào)查了傳輸層對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能的影響,特別是異常滯后現(xiàn)象,并制定了一種用于三層平面鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的耦合離子空位運(yùn)動(dòng)和電荷傳輸模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明使用具有較低介電常數(shù)和/或摻雜的材料更換標(biāo)準(zhǔn)傳輸層材料(Spiro-OMeTAD和TiO2)會(huì)導(dǎo)致掃描更嚴(yán)重的掃描速率-滯后差異。這些結(jié)果為有機(jī)電子傳輸層可以產(chǎn)生看似“無(wú)滯后”的器件但仍表現(xiàn)出低溫滯后的現(xiàn)象提供了強(qiáng)有力的解釋。在這些裝置中,使用低介電常數(shù)/摻雜有機(jī)傳輸層導(dǎo)致離子空位遷移率隨溫度而降低來(lái)補(bǔ)償滯后速率的增加。另外,本文也討論了通過(guò)設(shè)計(jì)協(xié)議來(lái)減輕高離子空位分布對(duì)電池降解的可能影響。最后,本文描述了設(shè)備保持在最大功率點(diǎn)附近的穩(wěn)態(tài)電位特征,這為通過(guò)調(diào)節(jié)傳輸層特性來(lái)減少界面重組和提高性能提供了很好的建議。

點(diǎn)評(píng):PSCs中界面調(diào)控一直是PSCs研究的重點(diǎn),雖然通過(guò)大量的努力使PSCs的回滯現(xiàn)象有所緩解,但尚未完全克服。另外,界面?zhèn)鬏攲訉?duì)PSCs的穩(wěn)定性影響同樣十分重要。本文提供了一種很好的研究模型來(lái)深入探討界面?zhèn)鬏攲?duì)PSCs的影響。

(6)Room-Temperature Molten Salt for Facile Fabrication of Efficient and Stable Perovskite Solar Cells in Ambient Air

(https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.02.025)

在這里,我們報(bào)道了一種可替代環(huán)境友好型室溫熔鹽-乙酸甲基銨(MAAc),它可以作為新型溶劑在環(huán)境空氣中快速制造鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSC)。MAAc具有優(yōu)異的化學(xué)性質(zhì),粘度高,蒸氣壓可忽略不計(jì),并且無(wú)毒。氫鍵作用下甲基銨和鉛鹽能夠完全溶解到MAAc中。即使在相對(duì)濕度超過(guò)80%條件下采用無(wú)反溶劑的簡(jiǎn)單一步法仍然可以容易地制造出高重現(xiàn)性、致密且無(wú)針孔的鈣鈦礦薄膜。在優(yōu)化的加工條件下,基于CH3NH3PbI3的平面PSC最大效率為20.05%,平均值功率轉(zhuǎn)換效率為18.42%。另外,未封裝設(shè)備暴露在環(huán)境空氣中超過(guò)1,000小時(shí)仍然保持其原始效率的93%以上。

點(diǎn)評(píng):溶劑很特別,優(yōu)點(diǎn)很多,且沒(méi)有毒性;鈣鈦礦薄膜的制備不需要反溶劑,且加工環(huán)境很開(kāi)放(基本不受限);重現(xiàn)性高,器件效率高。

(7)Flexible quintuple cation perovskite solar cells with high efficiency

(1039/C8TA11945G)

柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSC)由于其輕柔和低溫加工性而成為最具前景的光伏技術(shù)。然而,它們的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于剛性基板電池。柔性設(shè)備PCE的增強(qiáng)仍然面臨挑戰(zhàn)。在這里,我們開(kāi)發(fā)了兩種改進(jìn)柔性PSC PCE的策略。一種策略是使用五分之一的單價(jià)陽(yáng)離子來(lái)獲得高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。將銣(Rb)和鉀(K)陽(yáng)離子加入到含有銫、甲基銨和甲脒陽(yáng)離子的標(biāo)準(zhǔn)鈣鈦礦膜中以提高高效PSC的薄膜質(zhì)量。Rb+和K+陽(yáng)離子的共存可以有效地減少PSC內(nèi)的復(fù)合,從而提高了光伏性能。第二個(gè)策略是通過(guò)低溫原子層沉積在氧化銦錫層(ITO)和氧化錫層之間插入超薄HfO2層。研究發(fā)現(xiàn)引入優(yōu)化的HfO2層后ITO和鈣鈦礦膜之間的復(fù)合得到有效抑制。結(jié)果,PEN/ITO上的PSC器件獲得高達(dá)19.11%的創(chuàng)紀(jì)錄效率,這是迄今為止報(bào)道的柔性PSC的最高PCE。

點(diǎn)評(píng):這是迄今為止報(bào)道的柔性PSC的最高PCE。

(8)Reliable Measurement of Perovskite Solar Cells

(https://doi.org/10.1002/adma.201803231)

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSC)由于其高效率和低制造成本而實(shí)現(xiàn)了令人難以置信的快速發(fā)展,這引起了全世界的強(qiáng)烈關(guān)注。然而,對(duì)PSC進(jìn)行可靠的測(cè)量是具有挑戰(zhàn)性的,這為研究人員進(jìn)行比較和重現(xiàn)已發(fā)布研究結(jié)果創(chuàng)造了極大的困難。在此,本文總結(jié)了影響PSC評(píng)估的主要測(cè)量方法和關(guān)鍵因素,如電流-電壓測(cè)量中的滯后,對(duì)光譜和光強(qiáng)不匹配室溫太陽(yáng)光模擬器進(jìn)行校準(zhǔn),以及計(jì)算電流密度和功率轉(zhuǎn)換效率的面積。文中也比較了n-i-p或p-i-n結(jié)構(gòu)PSC在相同的測(cè)量方法下表現(xiàn)出不同的響應(yīng)。最后,本文提供了一些測(cè)量建議以幫助研究人員獲得接近公共認(rèn)證機(jī)構(gòu)的可靠測(cè)量結(jié)果。

點(diǎn)評(píng):雖然PSC的平均效率水平在不斷提高,但PSCs的可靠性測(cè)試依然十分重要。

(9)Infrared Light Management Using a Nanocrystalline Silicon Oxide Interlayer in Monolithic Perovskite/Silicon Heterojunction Tandem Solar Cells with Efficiency above 25%

(https://doi.org/10.1002/aenm.201803241)

鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池有望提高電池效率突破單結(jié)晶硅(Si)效率限制。但是,相對(duì)于透明導(dǎo)電氧化物和鈣鈦礦吸收層,Si的光學(xué)折射率相對(duì)較大,導(dǎo)致單基板(雙端)器件中電池內(nèi)部結(jié)處產(chǎn)生顯著的反射損失。因此,光管理對(duì)于改善Si底部電池中的光電流吸收至關(guān)重要。結(jié)果表明,使用納米氧化硅光學(xué)插入層可以顯著減少平坦硅基串聯(lián)電池中的紅外反射損失。研究證明了110納米厚折射率為2.6(在800納米)的中間層可以使硅底電池產(chǎn)生1.4 mA cm-2的電流增益。在AM1.5G下照射,1 cm2冠軍鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的總電流密度為38.7 mA cm-2和認(rèn)證穩(wěn)定功率轉(zhuǎn)換效率為25.2%。

點(diǎn)評(píng):鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池被認(rèn)為是最有希望進(jìn)行商業(yè)化的PSCs技術(shù),牛津光伏認(rèn)證的效率已經(jīng)達(dá)到28%,超過(guò)了晶硅電池的26.7%,是目前的效率世界紀(jì)錄。本文的研究單位就是牛津光伏。雖然牛津光伏制作出最高效的PSC器件,且控制著全球絕大多數(shù)的鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能技術(shù)專利,但全球能把鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池效率做到25%以上的小組依然很少。

(10)Highly stable carbon-based perovskite solar cell with a record efficiency of over 18% via hole transport engineering

(https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.12.025)

與金屬對(duì)電極相比,碳基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由于其低生產(chǎn)成本和優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性而顯示出巨大的潛力。然而,碳基PSC雖然在首次報(bào)道時(shí)顯示出令人印象深刻的效率,但進(jìn)展緩慢。其中一個(gè)主要障礙是為最先進(jìn)的Au基PSC開(kāi)發(fā)的空穴傳輸材料不適用于碳基PSC。在這里,我們開(kāi)發(fā)了一種低溫溶液處理的P3HT /石墨烯復(fù)合空穴傳輸層(HTL),它可與印刷碳電極兼容以產(chǎn)生最先進(jìn)的鈣鈦礦設(shè)備??臻g電荷限制電流測(cè)量表明P3HT /石墨烯復(fù)合材料具有出色的電荷遷移率和耐熱性,空穴遷移率從8.3×10-3 cm2 V-1 s-1(沉積后)增加到1.2×10-2 cm2 V-1 s-1(在100°C退火后)-比純P3HT大兩個(gè)量級(jí)。與具有純P3HT HTL的電池相比,復(fù)合HTL改進(jìn)了電荷傳輸和顯著提高了效率。因此,我們報(bào)道了碳基太陽(yáng)能電池的記錄效率為17.8%(由Newport認(rèn)證),且是第一個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)認(rèn)證的鈣鈦礦電池。在環(huán)境條件(濕度:約50%)中儲(chǔ)存1680小時(shí)(未封裝)后,僅有3%的PCE下降,這證明了它出色的裝置穩(wěn)定性。另外,在室溫氮?dú)猸h(huán)境中連續(xù)1-Sun持續(xù)照射600小時(shí)(封裝)后可保持原始輸出的89%。

點(diǎn)評(píng):PSCs中的對(duì)電極材料早期研究較多,目前并不是十分密集的關(guān)注。但不容忽視的一點(diǎn)是,尋找廉價(jià)穩(wěn)定的對(duì)電極材料對(duì)于PSCs的商業(yè)化至關(guān)重要。低溫碳材料電極是研究最為廣泛的一類,但整體性能仍然無(wú)法與通用金屬電極器件相比。本文給出了較為亮眼的碳基PSCs認(rèn)證效率記錄,或許能重燃碳基PSCs的研究熱情。

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