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北大最新Nature!

2024年10月16日 14:47 来源:凯尔测控试验系统(天津)有限公司
获得高质量微米级钙钛矿厚膜是实现高效和稳定的钙钛矿太阳能电池的关键,但仍然存在诸多挑战。北京大学
朱瑞、龚旗煌、北京航空航天大学罗德映教授、牛津大学Henry J. Snaith教授、剑桥大学Samuel D. Stranks教授和宁波东方理工大学(暂名)韩兵助理教授为论文的共同通讯作者报道了一种通过形成相干晶界来生产高质量、微米厚钙钛矿薄膜的有效方法,在稳定的大气中,高米勒指数的晶粒生长在低米勒指数的晶粒上。
所得到的微米厚的钙钛矿薄膜,具有增强的晶界和晶粒,表现出稳定的材料性能和优异的光电性能。
小面积太阳能电池的生产效率为26.1%。
1平方厘米和5 cm×5 cm的微型模块提供的生产效率分别为24.3%和21.4%。

2024年10月14日,相关研究成果以Coherent growth of high-Miller-index facets enhances perovskite solar cells为题,发表在Nature上。北京大学物理学院现代光学研究所2021级博士研究生黎顺德、2021届毕业生苏睿博士、牛津大学肖云博士、剑桥大学许卫东博士为该论文的共同第一作者。


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图文导读


图1、调控高密勒指数晶面及相关机制。(a)短路电流密度随钙钛矿薄膜厚度变化的理论与实验值;(b)微米厚钙钛矿薄膜的X射线衍射图谱;(c)时间分辨光致发光谱;(d)DFT计算得到不同晶面取向钙钛矿的表面能;(e)不同化学势条件下的表面能。


图2、原子尺度高分辨率冷冻透射电子显微镜(Cryo-TEM)图像及相干晶界。(a)钙钛矿[211]晶带轴与[001]晶带轴轴之间相干晶界的高分辨冷冻电镜图像;(b)相干晶界的放大图;(c)对应的快速傅里叶变换(FFT)图案;(d)相干晶界的理论原子模型。

图3、电池光电转换效率及稳定性。(a—c)0.07cm2电池、1cm2电池以及迷你模组的最高光电转换效率;(d)电池稳定性。


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