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爱游戏ayx官网西工大《AEM》:效率17%!全丝网印刷钙钛矿太阳能电池最高纪录

  爱游戏ayx官网爱游戏ayx官网爱游戏ayx官网近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)取得了可喜的成就,小面积器件的最高功率转换效率(PCE)达到了 26.1%。尽管实验室规模器件的 PCE 取得了令人鼓舞的进展,但大规模制造高效 PSCs 目前仍面临挑战。考虑到 PSCs 的可持续发展,开发具有成本效益的大面积 PSCs 生产技术对促进其未来的商业化具有重要意义,因此全球研究人员在这一热点话题上做出了越来越多的努力。使用丝网印刷技术被认为是简化、经济、可靠和可扩展的全印刷钙钛矿体太阳能电池(PSCs)工业化生产的理想选择。然而,直到最近才实现了荧光粉薄膜的丝网印刷。该研究小组使用离子液体醋酸甲胺(MAAc)作为纯溶剂完成了这项工作。然而,在介孔中的钙钛矿结晶过程中,空间限制效应阻碍了底部 MAAc 分子的逸出,导致丝网印刷薄膜的结晶质量不佳。

  来自西北工业大学的学者引入了配位性更强的离子液体丙酸甲胺(MAPa)作为辅助溶剂,通过在密闭的介孔结构中形成溶剂挥发通道来促进 MAAc 分子的逸出,从而使 MAAc 完全挥发,并使介孔结构内的钙钛矿具有较高的填充度。此外,MAPa 还能促进钙钛矿晶体的垂直生长,并与钙钛矿表面未结合的Pb2+ 相互配合,从而实现丝网印刷薄膜的高效电荷传输和界面带排列。最后,全丝网印刷 PSCs 的冠军功率转换效率(PCE)达到了≈17%,创下了全丝网印刷 PSCs 的最高纪录。此外,未封装器件显示出强大的运行稳定性,在最大功率点持续照明 250 小时后,仍能保持大于 85.3% 的初始 PCE(25%RH 和 25℃)。相关工作以题为“Fully Screen-Printed Perovskite Solar Cells with 17% Efficiency via Tailoring Confined Perovskite Crystallization within Mesoporous Layer”的研究性文章发表在Advanced Energy Materials。

  总之,本研究展示了一种通过引入 MAPa 控制离子液体 MAAc 的配位能力和挥发速度来调节 m─TiO2/m─ZrO2 介孔层中丝网印刷钙钛矿结晶的共溶剂策略。研究结果表明,MAPa 能减缓晶体生长速度,提高介孔中钙钛矿纳米晶体的填充度,改变薄膜的晶体形态。此外,钙钛矿表面不挥发的 MAPa 与未键合的 Pb2+ 配合,有利于改善钙钛矿/碳界面的能级排列和电荷排放。因此,通过引入 25% 的 MAPa 作为辅助溶剂,实现了完全丝网印刷的 PSC 器件,其冠军 PCE ≈17%。此外,在 25 ℃ 和 25%RH 的环境条件下,未封装器件在 MPP 下工作 250 小时后,仍能保持 85.3% 的初始 PCE。本研究为调节介孔层中丝网印刷钙钛矿的结晶过程提供了一个富有洞察力的思路,为实现高效的全丝网印刷 PSC 及其大规模生产迈出了关键的一步。(文:SSC)

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