北理工在《Advanced Energy Materials》發(fā)表鈣鈦礦光伏器件綜述文章
鹵化鈣鈦礦是近幾年在光伏/光電領(lǐng)域迅速發(fā)展起來的一類具有優(yōu)良光電性能的新型材料，在太陽能電池、激光器、發(fā)光二極管等領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。其中，鈣鈦礦太陽能電池，自2009年首次報道以來，短短10年間，其光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)從3.8%提升到25%以上，有望趕超發(fā)展60余年的晶體硅太陽能電池；此外，原材料豐富、成本低、可低溫制備、與大規(guī)模沉積技術(shù)的兼容性好等優(yōu)勢，使其成為下一代光伏器件的理想選擇。然而這種鈣鈦礦材料在光照下的穩(wěn)定性極差，導(dǎo)致其器件壽命遠低于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（25年）。
近日，北京理工大學(xué)材料學(xué)院魏靜副研究員在材料領(lǐng)域頂級期刊《Advanced Energy Materials》上發(fā)表了題為《Mechanisms and Suppression of Photoinduced Degradation in Perovskite Solar Cells》 的綜述文章（Adv. Energy Mater., 2020, 2002326），基于團隊在鈣鈦礦材料及其器件穩(wěn)定性優(yōu)化方面的研究成果，系統(tǒng)總結(jié)了不同強度、波長的光輻射對鈣鈦礦光伏器件中吸光層以及載流子傳輸功能層的影響機制和相應(yīng)的解決方案。
文章首先總結(jié)了幾種主要的光誘導(dǎo)降解機理：鈣鈦礦在光照或光生電場的作用下會發(fā)生離子遷移；紫外光或長時間的白光輻射會導(dǎo)致鈣鈦礦中有機陽離子的不可逆分解；氧化物電子傳輸層容易在鈣鈦礦界面處引入新的缺陷；常用的小分子空穴傳輸層在器件運行過程中通常存在光分解和雜質(zhì)擴散等問題。大量研究表明，光誘導(dǎo)降解可以發(fā)生在器件的每個功能層，包括鈣鈦礦活性層、載流子傳輸層、電極及其界面。針對這些問題，文章從器件結(jié)構(gòu)、界面工程、材料選擇和改性等方面概述了提高器件光穩(wěn)定性的研究進展，并對鈣鈦礦光伏器件的未來發(fā)展進行了展望和討論。
上述研究成果得到了結(jié)構(gòu)可控先進功能材料與綠色應(yīng)用北京市重點實驗室和材料學(xué)院先進材料實驗中心的平臺支持，得到了國家自然科學(xué)基金 (Grant No. 21701015, 22005034, 21811530054，91733301, 51872007)、國家重點研究與發(fā)展計劃（Grant No.2019YFA0707003）和北京市自然科學(xué)基金（Grant No. 7202094）的支持。北理工材料學(xué)院魏靜副研究員為第一作者，北理工李紅博教授和北京大學(xué)趙清教授為共同通訊作者，北理工為第一通訊單位。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202002326
附作者簡介
魏靜，北理工材料學(xué)院預(yù)聘助理教授，主要從事新型光伏材料與器件的相關(guān)研究。2019年入職以來，針對鹵化鈣鈦礦的光穩(wěn)定性問題，開展了基于電子傳輸材料、器件結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性等方面的研究工作，在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Nano Research、中國光學(xué)等期刊發(fā)表署名北京理工大學(xué)的研究論文10余篇。目前魏靜老師以第一作者或通訊作者身份在Nat. Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Energy等期刊發(fā)表論文20余篇，其中SCI一區(qū)top期刊論文11篇，ESI高被引論文2篇，ESI熱點論文3篇。近三年作為項目負責(zé)人獲批國家自然科學(xué)基金青年項目（2020）、北理工校際科技合作與交流項目（2020）、博士后創(chuàng)新人才支持計劃（2017）和中國博士后科學(xué)基金面上資助（2017）。在大型國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)會議上做邀請報告4次。擔(dān)任Materials International、Science Journal of Chemistry等期刊的編輯和審稿人；擔(dān)任全國材料與器件科學(xué)家智庫電子信息材料與器件專家委員會常務(wù)委員。
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