【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，吉林大學物理學院新型電池物理與技術(shù)教育部重點實驗室王曉峰教授團隊，在鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸材料研究方面取得重要進展，相關(guān)成果以“Nickel Chlorophyll-Derived Hole Transport Materials for Stable and Efficient Inverted Perovskite Solar Cells”為題發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Nano Letters》上。
在全球向可再生能源轉(zhuǎn)型的進程中，鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cells, PSCs)因其高效率、低成本和工藝簡單等優(yōu)勢而成為研究熱點。在反式結(jié)構(gòu)(inverted)PSC中，空穴選擇層(Hole-Selective Layer, HSL)扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅影響電荷提取效率，更直接決定了鈣鈦礦薄膜的成膜質(zhì)量和界面穩(wěn)定性。因此，尋找兼具高性能與環(huán)境友好的HSL材料成為當下研究的重點。
該工作在天然葉綠素a的基礎(chǔ)上，設(shè)計了三種鎳基葉綠素衍生物(NiChls)，并采用電化學聚合方法制備出對應(yīng)的聚合薄膜，成功構(gòu)建出一類無需摻雜的空穴選擇層材料。其中，基于NiChl-Deoxo的PSC實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的21.8%的效率，填充因子為83.8%，這是迄今為止報道的基于葉綠素的鈣鈦礦太陽能電池的最高效率。此外，這些設(shè)備表現(xiàn)出卓越的長期穩(wěn)定性。這項研究強調(diào)了分子修飾在推進葉綠素基材料方面的有效性，并為開發(fā)用于下一代鈣鈦礦太陽能電池的高性能、無摻雜劑HSL提出了一條有希望的途徑。
本文使用的葉綠素分子的結(jié)構(gòu)式以及電化學聚合裝置示意圖
論文第一作者為吉林大學物理學院2022級凝聚態(tài)物理專業(yè)博士研究生劉子嫣，通訊作者為王曉峰教授。該工作得到了國家自然科學基金面上項目的資助。
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