引言
近年来, 基于CsPbBr3的无机钙钛矿太阳能电池由于具有优异的热学和化学稳定性受到了科研人员的广泛关注. 研究发现, 与有机-无机杂化PSC相比, 全无机CsPbBr3太阳能电池可以在相对湿度90%以上的空气环境中保持稳定. 已开发的无机PSC只能将太阳能转换为电能, 而对周围环境中的水蒸汽能等其它能量不能吸收利用. 水蒸发是实现水循环的关键过程, 在此期间释放出巨大的水蒸汽能. 如何在不增加电池成本的前提下, 实现无机PSC的多能集成应用是当前光伏研究领域的前沿科学问题之一, 尤其使PSC器件与水蒸汽化 '敌' 为 '友' 更是实现最大能量收集的难题.
成果简介
近日, 暨南大学唐群委教授 (通讯作者) 设计了一种基于碳电极的无空穴全无机PSC器件, 利用碳电极巧妙地实现器件同时捕获太阳能与水蒸汽能. 其基本原理是: 在太阳光照时, 碳电极可以提取CsPbBr3产生的光生空穴, 实现电子-空穴对的有效分离; 而在高湿环境中, 碳电极又与水蒸汽间的水伏效应产生额外的电压与电流, 实现水汽诱导发电. 通过优化电池的能级结构以及碳电极的表面结构, 该全无机PSC在标准太阳光照条件下获得9.43%的光电转换效率, 同时在80%的相对湿度下可以获得0.35 V电压和0.45 μA电流. 由于无机钙钛矿CsPbBr3具有非常优异的稳定性, 因此该电池仍可以在该湿度下保持非常优异的稳定性, 对多能集成光伏电池的发展提供了新的思路. 相关成果以 'Carbon Electrode Tailored All-Inorganic Perovskite Solar Cells To Harvest Solar And Water-Stream Energies' 为标题发表在Angewandte Chemie International Edition杂志上.
