Die niedrigen Kosten und der hohe Wirkungsgrad von perovskite-Solarzellen gelten als eine der vielversprechendsten Photovoltaik-Technologien für die kostengünstige stromErzeugung. Jetzt sind hocheffiziente perovskite-Batterien im Hochtemperatur-Sintern TiO2 weit verbreitet, was seine Anwendung in flexiblen Geräten einschränkt, und TiO2 unter der Wirkung des Lichts kann die Zersetzung von perovskite katalysiert werden, was die Stabilität der Batterie ernsthaft beeinträchtigt.
Derzeit liegt die Effizienz der perovskite-Batterie bei mehr als 23%, und das Stabilitätsproblem ist zum größten Engpass geworden, der seine Tendenz zur Praktikabilität einschränkt. Fang Junfeng, Forscher des Ningbo Instituts für WerkstoffTechnik und Ingenieurwesen, CAS, forschte zu den oben genannten Themen und machte neue Fortschritte. Erstens, um das Problem zu lösen, dass TiO2 eine Hochtemperaturbehandlung benötigt, wird vorgeschlagen, Polar Fullerene (C60 Pyrrolidine Tris-Acid, CPTA) zu verwenden, um TiO2 als elektronisches Übertragungs Material zu ersetzen und die Effizienz ﹥ 17% der flexiblen perovskite-Batterie zu realisieren (ADV. Energy Mater. 201 7, 7, 1701144); Auf dieser Basis wird der PbI2 weiter in die Schnittstelle eingeführt, um das Wachstum von perovskite-Kristallen durch die Schnittstelle zu optimieren, was die Geräte Effizienz auf 20,2% verbessert (ADV. Funct. Mater. 2018, 28, 1706317). Gleichzeitig im Loch Übertragungs Material, bis hin zum Polymer-Elektrolyt-Übertragungs Material, um der Ionen Wahl entgegenzuwirken (p3ct-n), hat der Polyelektrolyt die übermäßige Aggregation effektiv unterdrückt, so dass die perovskite Dünnschicht auf dem Interface-Wachstum verbessert wurde, hat die umgekehrte p-i-n perovskite Batterie Effizienz erreicht ﹥ 19%, 1cm * 1cm groß Fläche Geräte Effizienz ﹥ 15% (ACS Appl. Mater. Interfaces2017, 9, 31357;
Advanced Science, 2018, 1800159). Basierend auf der oben genannten hocheffizienten p-i-n perovskite-Batterie hat das Team in jüngster Zeit weitere Fortschritte bei der Arbeits Stabilität von perovskite-Batterien gemacht. Die kontinuierliche Leistungsausbeute von Solarzellen in der tatsächlichen Stromerzeugung (Beleuchtung und angewandte Belastung) ist der kernindex, um seine Praktikabilität zu messen. In der eigentlichen Arbeit werden sich die Ionen innerhalb der perovskite-Folie entlang der Korn Grenze bewegen, was der wichtige Grund für den Rückgang der perovskite-Akku-Effizienz ist. Als Reaktion auf dieses Problem war das Team Pionier der Strategie der in-situ-Vernetzung, um perovskite-Batterien vorzubereiten. EIN vernetztes flüssiges organisches Kleinmolekül (trimethylolpropane triacrylat, Tmta, Abb. 1a) wird in die perovskite-Folie eingebracht, und der PbI2 chemische ' Anker ' wird durch die TMTA und die Tmta der Korn Grenze effektiv in der perovskite-Korn Grenze passioniert. Um die ﹥ 20% Geräte Effizienz zu realisieren; Noch wichtiger ist, dass die TMTA nach einer weiteren Heizungs Behandlung in situ-Vernetzung (Abbildung 1B), der Bildung eines stabilen, vernetzten Polymer Netzes (Abb. 1C), der Kalzium-Titan oxid-Folie-Ionen-Migrations-Aktivierungsenergie von 0,21 eV bis 0,48 eV auftreten kann und damit die Migration von Ionen entlang der Korn Grenze effektiv hemmt. Basierend auf dieser Strategie verfügt der perovskite-Akku über eine 400-stündige, kontinuierliche maximale Leistung (Last 0,84 V) im vollspektrumstandard-Sonnenlicht und kann noch 80% des ursprünglichen Wirkungsgrades halten (Abbildung 2), und seine Arbeits Stabilität (T80) wurde im Vergleich zum herkömmlichen perovskite-Akku 590 mal erhöht. Zum ersten Mal realisiert diese Arbeit die Langzeitstabilität von ﹥ 200 Stunden unter der Standard-Sonneneinstrahlung (Xe-Lampe) und vollem Spektrum (nicht-Filter), die eine neue Idee und Methode für die Vorbereitung einer hocheffizienten und stabilen perovskite-Batterie bietet. Unterdessen ist die Luft Stabilität der perovskite-Batterie (Luftfeuchtigkeit 45%-60%) und auch die thermische Stabilität (85 ℃) wird deutlich erhöht, nach ﹥ 1000 Stunden Alterung kann die anfängliche Effizienz (oder die Post-Burn-in-Effizienz) noch über 90% halten. Verwandte Arbeiten zur in-situ-Cross-Linking-Strategie für effiziente und operativ stabile methylammoniun-Leads Jod-Solarzellen wurden in der Natur veröffentlicht -Kommunikation "(Nature Communications, 2018, 9, 3806).
Fang Junfeng ist der einzige Kommunikations Autor des Papiers, und Li Xiaodong ist der erste Autor.
Die oben genannten Arbeiten wurden von der CAS qyzdb-SSW-jsc047, der National Natural Science Foundation of China (51773213, 61474125) und dem Postdoc-Fonds (2017m610380) unterstützt. Abb. 1 (a) Tmta chemische Struktur; (b) Tmta Heiz Vernetzung;
(c) Tmta in situ Vernetzung von perovskite-Filmen
