暨南大学唐群委团队实现全无机CsPbBr3钙钛矿太阳电池柔性化

引言

全无机CsPbBr₃钙钛矿由于具有优异的湿度、温度和光照稳定性，近年来受到了广泛关注，其较宽的光学带隙（~2.3 eV）使CsPbBr₃钙钛矿成为制备高效半透明和叠层太阳电池的理想材料。经过钙钛矿制备工艺和电荷传输材料的不断改进与优化，基于全无机CsPbBr₃的太阳能电池已经获得接近11%的效率和超高的开路电压。尽管CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池已经在刚性玻璃基底上取得了较大的进展，但是由于高质量CsPbBr₃薄膜的成膜温度一般在200 °C以上，远远超出了商业化聚合物导电基底的耐受温度，目前还几乎没有关于柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的报道。

成果简介

近日，暨南大学唐群委教授研究团队以超薄白云母片为基底，以溶胶-凝胶法沉积的氧化铟锡（ITO）薄膜为透明导电电极，成功地制备出柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池原型器件，并获得了5.71%的光电转换效率。由于较小的基底厚度和白云母的二维层状结构有利于降低器件形变时受到的应力，该柔性器件表现出非常优异的机械稳定性，经过12000次循环弯折（弯折半径为1.0 mm）后器件效率不衰减。相关成果以题为“Flexible, All-Inorganic CsPbBr₃Perovskite Solar Cells Tailored by Heat-Resisting Muscovite Substrates”发表在ChemSusChem杂志上，第一作者为徐亚峰博士，段加龙副研究员和唐群委教授为通讯作者。

图文简介

图1 白云母/ITO透明导电基底的制备与性质

（a）在白云母片基底上沉积ITO薄膜的示意图，（b）不同旋涂次数得到的ITO薄膜的表面与截面SEM照片，（c）白云母/ITO基底的方块电阻，（d）白云母、白云母/ITO、玻璃/ITO和PET/ITO基底的透射光谱，（e）白云母/ITO和PET/ITO基底在循环弯折不同次数后的电阻变化。

图2 柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的结构与光伏性能

柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的（a）结构示意图和（b）截面SEM照片；柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的（c）J-V特性曲线、（d）IPCE谱、（e）稳态功率输出和（f）效率统计。

图3 柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的机械稳定性

柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳电池效率在不同弯折半径下随弯折次数的变化趋势，（b）凸面弯折和凹面弯折的示意图，（c）CsPbBr₃薄膜的最大等效塑性应变随弯折半径和CsPbBr₃薄膜杨氏模量的变化趋势，（d）CsPbBr₃薄膜在弯折半径为1.0 mm条件下弯折2000次前后的表面SEM照片，（e）柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳电池在弯折半径为1.0 mm条件下弯折2000次前后的截面SEM照片。

图4 柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性

（a-d）在空气环境下，柔性全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的开路电压、短路电流密度、填充因子和效率随时间的变化曲线。

导师简介：

唐群委，暨南大学信息科学技术学院教授、博士生导师，山东省杰出青年基金获得者、广东省杰出青年基金获得者。主要从事新型太阳能电池和摩擦纳米发电机的研究，以第一或通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., ACS Nano, Nano Energy等材料和化学权威刊物发表论文200余篇，SCI引用8000余次，25篇为ESI高被引论文和热点论文，H-index=46；以第一完成人获授权国家发明专利21件；以第一完成人获教育部自然科学奖二等奖1项；以第一著作人出版“十二五”规划专著1部，在Wiley出版社出版英文著作1章。

段加龙，暨南大学信息科学技术学院副研究员、硕士生导师。主要从事全无机钙钛矿太阳能电池的研究工作，近五年，以第一或通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Nano Energy、J. Mater. Chem. A、Small等材料和化学领域权威期刊杂志发表SCI论文40余篇，论文总引用1700余次，6篇为ESI高被引论文（top 1%），H-index=21；在科学出版社出版《光电子材料与器件》专著1部，撰写《Counter Electrodes for Dye-Sensitized and Perovskite Solar Cells》（Wiley出版社）第3章。

原文链接

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cssc.202002796

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