聚合物織構(gòu)結(jié)構(gòu)在鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用

（文章來源：小材科研）

西南大學(xué)材料與能源學(xué)院宋群梁教授創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在低成本倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池學(xué)方面最近取得了新突破，相關(guān)研究成果“Coordinated Optical Matching of a Texture Interface Made from Demixing Blended Polymers for High Performance Inverted Perovskite Solar Cells”發(fā)表在國際TOP期刊《ACS Nano》上，影響因子為13.903。本工作主要由2017級(jí)碩士研究生徐寸云完成，宋群梁教授為唯一通訊作者。

近年來，鈣鈦礦太陽能電池不斷刷新單節(jié)電池世界紀(jì)錄，目前已高達(dá)25.5%。10年左右的發(fā)展，正置器件長期保持最高的光電轉(zhuǎn)換效率。作為制備工藝更為簡單，無遲滯的倒置器件卻處于效率相對較低的發(fā)展瓶頸。據(jù)報(bào)道，聚合物基倒置器件效率往往低于氧化物基正置器件。為回答這一普遍性問題，2017級(jí)碩士研究生徐寸云在其導(dǎo)師宋群梁教授的指導(dǎo)下，提出聚合物基鈣鈦礦太陽能電池效率相對較低是源于器件光學(xué)失配導(dǎo)致，同時(shí)認(rèn)為內(nèi)部界面織構(gòu)能夠改善光學(xué)匹配。該結(jié)論通過光學(xué)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果得以證實(shí)。

宋群梁教授課題組利用的聚合物對溶劑的選擇性，將用于空穴傳輸?shù)牡湫蛯?dǎo)電聚合物 (PTAA) 與聚苯乙烯 (PS) 共混制膜，再用環(huán)己烷溶洗PS，最終獲得了界面結(jié)構(gòu)可控的PTAA織構(gòu)。在非摻雜的器件ITO/PTAA/Perovskite(MAPbI3-xCLx)/PCBM/BCP/Ag中，效率由18.3%提升到20.8%，在MgF2減反涂層的輔助下獲得了21.6%的光電轉(zhuǎn)換效率。

瞬態(tài)光電流/電壓(TPC/TPV)，時(shí)間分辨光致發(fā)光譜(TRPL)等結(jié)果均表明器件復(fù)合和傳輸變化微弱；光學(xué)吸收與器件反射結(jié)果與外量子效率 (EQE) 的提升一致。最終證實(shí)器件效率提升是源于光學(xué)匹配改善，從而減弱內(nèi)部界面反射帶來外量子效率的明顯提升。該方法將聚合物基倒置鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率提上新高度，填補(bǔ)了聚合物基鈣鈦礦內(nèi)部織構(gòu)應(yīng)用的空白。

宋群梁教授課題組長期致力于太陽能電池，憶阻器和納米摩擦發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域的物理機(jī)理研究。隨著研究的不斷深入，近期以宋群梁教授為最后通訊作者，西南大學(xué)為第一單位，在ACS Nano (IF=13.903), Nano Energy (IF=15.548), Materials Horizons (IF=14.356), ACS Applied Materials & Interfaces (IF=8.456), Nanoscale (IF=6.97), ChemsusChem (IF=7.8), Solar RRL等國際知名期刊先后發(fā)表高質(zhì)量論文。
（責(zé)任編輯：fqj）