引言
近年來, 基於CsPbBr3的無機鈣鈦礦太陽能電池由於具有優異的熱學和化學穩定性受到了科研人員的廣泛關注. 研究發現, 與有機-無機雜化PSC相比, 全無機CsPbBr3太陽能電池可以在相對濕度90%以上的空氣環境中保持穩定. 已開發的無機PSC只能將太陽能轉換為電能, 而對周圍環境中的水蒸汽能等其它能量不能吸收利用. 水蒸發是實現水迴圈的關鍵過程, 在此期間釋放出巨大的水蒸汽能. 如何在不增加電池成本的前提下, 實現無機PSC的多能整合應用是當前光伏研究領域的前沿科學問題之一, 尤其使PSC器件與水蒸汽化 '敵' 為 '友' 更是實現最大能量收集的難題.
成果簡介
近日, 暨南大學唐群委教授 (通訊作者) 設計了一種基於碳電極的無空穴全無機PSC器件, 利用碳電極巧妙地實現器件同時捕獲太陽能與水蒸汽能. 其基本原理是: 在太陽光照時, 碳電極可以提取CsPbBr3產生的光生空穴, 實現電子-空穴對的有效分離; 而在高濕環境中, 碳電極又與水蒸汽間的水伏效應產生額外的電壓與電流, 實現水汽誘導發電. 通過優化電池的能級結構以及碳電極的表面結構, 該全無機PSC在標準太陽光照條件下獲得9.43%的光電轉換效率, 同時在80%的相對濕度下可以獲得0.35 V電壓和0.45 μA電流. 由於無機鈣鈦礦CsPbBr3具有非常優異的穩定性, 因此該電池仍可以在該濕度下保持非常優異的穩定性, 對多能整合光伏電池的發展提供了新的思路. 相關成果以 'Carbon Electrode Tailored All-Inorganic Perovskite Solar Cells To Harvest Solar And Water-Stream Energies' 為標題發表在Angewandte Chemie International Edition雜誌上.
