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[交大智慧]上海交大绿色能源环境化学课题组发表重要研究成果[图]
[发布时间]: 2017年09月30日
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[责任编辑]: 李芃 孙佳

[编者按]一百多年来,交大人用知识和智慧创造累累硕果,谱写了近现代史上的诸多“第一”。这是人才培养的智慧、科学研究的智慧、服务社会的智慧、为国争光的智慧。新闻网特推出“交大智慧”专栏,聚焦交大人的智慧之光,展现交大人为国家发展和社会进步作出的重大贡献。

9月29日,Science子刊Science Advances刊登了上海交通大学环境科学与工程学院绿色能源环境化学课题组的最新研究成果(Science Advances2017,3(9), e1700841.),文章的第一作者为环境学院博士研究生张太阳,通讯作者为赵一新长聘副教授。上海交大是第一作者及唯一通讯作者单位。这是赵一新长聘副教授带领的绿色能源环境化学团队继Nature Communications、Angew.Chem.Int. Ed.、JACS、Nano lett.等成果后在钙钛矿研究领域的又一显著突破。

该研究方法研制的铯铅碘钙钛矿太阳能电池拥有目前溶液法制备的最高转化效率。当前,有机无机杂化钙钛矿材料以其低廉的制造成本,优异的光电转换效率成为光电转换领域的新星,其中全无机的铯铅碘无机钙钛矿材料较高的热稳定和匹配的带隙使其成为叠层电池的理想选择,但铯铅碘钙钛矿在常温下通常结晶为光电性能较差的非钙钛矿相,其钙钛矿相的转换温度往往在350°C以上,同时该晶相在常温下的相稳定性较差,在室温下会转换成非钙钛矿相,从而导致其光电性能的急剧恶化。上述缺陷极大限制了其应用,成为该领域的重要难题。针对这一问题,赵一新课题组首先采用碘化铅与氢碘酸的配体PbI2.xHI来代替传统的PbI2使得其钙钛矿相转换温度降低到100°C,极大降低了操作温度窗口。同时,通过创造性的引入乙二胺铅碘这一基于双胺阳离子二维钙钛矿组分构筑二维-三维混合钙钛矿,从而调整全无机铯铅碘钙钛矿的晶粒大小,稳定其钙钛矿晶相,并实现了良好的电子传输,最终成功获得11.8%转化效率的高效率全无机钙钛矿太阳能电池。这是目前溶液法制备铯铅碘钙钛矿太阳能电池的最高效率。特别是该方法制备的钙钛矿薄膜的相稳定性得到极大提升,在室温下钙钛矿相可以稳定数月,并且在100°C下也可以稳定保持该钙钛矿相。相比之下,常规方法制备的铯铅碘钙钛矿相在100°C下仅能稳定数分钟。进一步的机理研究表面,双胺类二维钙钛矿的结晶取向是影响其稳定性的重要因素,该工作也是基于二胺类二维钙钛矿晶体生长曲线对构筑的复合维度钙钛矿的稳定性影响的首次报道。   

Science Advances杂志是一个涵盖所有学术领域(包括计算机、工程、环境、生命、数学、物理以及社会科学等)的开放性、综合性科学刊物,旨在提供一个顶级的科学研究出版平台,快速发表在整个科学研究领域中具有突破性进展的研究工作。   

上述研究得到了来自国家自然科学基金、国家青年千人资助计划、霍英东基金会和学院985工程三期项目的资助。   

论文链接http://advances.sciencemag.org/content/3/9/e1700841

 

[作者]: 张太阳 
[摄影]:
[供稿单位]: 环境科学与工程学院
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