能源與環(huán)境問題是目前人類面臨的兩個重大危機，也是科研工作者關(guān)注的重點領(lǐng)域。鈣鈦礦太陽能電池以其獨特的物理性質(zhì)、醒目的光電轉(zhuǎn)化效率和良好的工業(yè)應(yīng)用前景等特點，被認為是一種擁有巨大解決能源問題潛力的光伏器件。但其電池效率衰減(穩(wěn)定性)等問題是其走向工業(yè)化應(yīng)用急待解決的課題，F(xiàn)行鈣鈦礦電池比較普遍使用的空穴傳輸材料是一種比較昂貴的螺二芴結(jié)構(gòu)化合物(spiro-OMeTAD)，需要通過摻雜鋰鹽以提高電池的性能，但這同時加劇了鈣鈦礦電池的不穩(wěn)定性。所以一直以來研究人員希望尋找更加廉價和穩(wěn)定的空穴傳輸材料來替代傳統(tǒng)材料。
日前，能源及催化領(lǐng)域國際知名期刊《Solar RRL》在線發(fā)表了題目為“聚噻吩/酞菁納米復合材料用作鈣鈦礦太陽能電池高效空穴傳輸材料”（P3HT/Phthalocyanine Nanocomposites as Efficient Hole-Transporting Materials for Perovskite Solar Cells）。的論文。該篇論文的第一作者為南科大化學系2016級本科生胡啟錕，南科大化學系許宗祥副教授為通訊作者。
鈣鈦礦太陽能電池示意圖
酞菁銅是一種具有優(yōu)異光電特性的廉價小分子半導體材料。但其有機溶解性比較差，不利于廉價液相工藝規(guī)模制備光電器件。許宗祥課題組從分子設(shè)計層面出發(fā)，開發(fā)八甲基取代的酞菁銅并制備納米材料，通過酞菁納米材料與廉價商業(yè)化的高分子材料聚噻吩復合，開發(fā)出了具備更高載流子遷移速率及環(huán)境穩(wěn)定性的空穴傳輸材料，實現(xiàn)溶液法制備出光電轉(zhuǎn)換效率為16.61%的鈣鈦礦太陽能電池，效率高于傳統(tǒng)商業(yè)化的螺二芴結(jié)構(gòu)化合物(spiro-OMeTAD)。同時器件的穩(wěn)定性大幅度提高。
酞菁納米晶鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率圖
該項研究工作獲得深圳市科創(chuàng)委基礎(chǔ)研究學科布局項目支持。
論文鏈接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/solr.201800264
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