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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】新研究讓鈣鈦礦太陽能電池高效又穩(wěn)定

2022-08-03 中國科學(xué)報
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  近日,中科院半導(dǎo)體研究所(以下簡稱半導(dǎo)體所)研究員游經(jīng)碧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn),通過在鈣鈦礦材料中引入少量氯化銣(RbCl),可將常見的引起鈣鈦礦不穩(wěn)定的二次相PbI2轉(zhuǎn)化成為全新的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好的(PbI2)2RbCl(簡稱PIRC)。該研究實(shí)現(xiàn)了85攝氏度條件下鈣鈦礦材料熱穩(wěn)定性大幅度提升,同時鈣鈦礦材料的離子遷移勢壘提高了3倍,離子遷移得到有效抑制。

  光電轉(zhuǎn)換效率是太陽能電池的核心指標(biāo)之一,為實(shí)現(xiàn)高效率的鈣鈦礦太陽能電池,常采用可與鈣鈦礦形成I型異質(zhì)結(jié)能級結(jié)構(gòu)的二次相碘化鉛(PbI2)來阻擋載流子在多晶鈣鈦礦晶界或表面缺陷處復(fù)合。此前,半導(dǎo)體所發(fā)現(xiàn)基于二次相PbI2的鈣鈦礦電池較難兼顧效率和穩(wěn)定性,原因在于PbI2二次相的存在或提供了鈣鈦礦分解以及離子移動通道,使鈣鈦礦材料以及電池器件長期穩(wěn)定性較差,且易產(chǎn)生較大的電滯。因此,如何設(shè)計穩(wěn)定的二次相,既能實(shí)現(xiàn)鈍化鈣鈦礦缺陷,又能獲得穩(wěn)定的鈣鈦礦吸光材料,從而實(shí)現(xiàn)既高效又穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池是當(dāng)前該領(lǐng)域的重要課題之一。

  此外,游經(jīng)碧團(tuán)隊(duì)在研究中發(fā)現(xiàn),通過抑制PbI2消除了鈣鈦礦/PbI2界面的強(qiáng)限域?qū)е碌哪軒ё兇髥栴},減小了鈣鈦礦材料的帶隙,擴(kuò)展了對太陽光吸收的范圍?;讷@得的高穩(wěn)定性、光吸收擴(kuò)展的鈣鈦礦材料,該團(tuán)隊(duì)研制出認(rèn)證效率為25.6%的鈣鈦礦太陽能電池,為目前公開發(fā)表的單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池世界最高效率。對電池器件分別進(jìn)行1000小時放置和85攝氏度加速老化,結(jié)果保持初始效率的96%和80%。

  該研究同時實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦太陽能電池的高光電轉(zhuǎn)換效率和高穩(wěn)定性,為鈣鈦礦電池的進(jìn)一步發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

  相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1126/science.abp8873

 ?。ㄔd于《中國科學(xué)報》 2022-08-03 第1版 要聞)
打印 責(zé)任編輯:侯茜

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