首頁  >  新聞中心  >  焦點新聞  >  正文
新聞中心
焦點新聞
綜合新聞
材料學院劉明偵教授團隊在Cell子刊iScience上發表論文
發布日期:2019-05-05作者:閱讀次數:

近日,我校材料與能源學院劉明偵教授帶領的先進光電材料與器件研究中心在國際著名期刊iScience(Cell子刊)上發表題為:“Unveiling property and function of hydrolysis-derived DMAPbI3for caesium-based perovskite devices: composition engineering, defect mitigation, and stability optimization”的研究論文。該文章為我校首次以第一作者和通信作者單位在iScience上發表的研究論文,iScience是國際著名Cell Press出版社旗下的開放獲取期刊,該期刊涵蓋了生命、物理以及環境科學領域的基礎和跨學科領域的應用研究,收錄了領域內最前沿的優秀論文。

1Cs基鈣鈦礦晶體結構及鈣鈦礦電池器件結構示意圖

發展可持續能源是當今環境科學研究的熱點,鈣鈦礦太陽能電池由于其優異的光電性能和低廉的制造成本受到了極大的關注。鈣鈦礦太陽能電池主要包含電荷傳輸層和光吸收層,其中光吸收層采用具有ABX3結構的鈣鈦礦材料(圖1)。其中,全無機鈣鈦礦CsPbI3在其立方相(α相)時,擁有1.73eV的寬帶隙結構,這一特征促使它成為鈣鈦礦/硅基疊層太陽能電池頂部電池的理想吸收層材料。

然而,α相CsPbI3在室溫下易發生相轉變,導致其光電轉換效率大幅下降。為了解決這一問題,使用“HPbI3”輔助調節其結晶過程從而達抑制室溫相轉變這一方法成為制備室溫穩定高效的全無機CsPbI3薄膜的主流方法。在該論文中作者通過一系列表征手段(如原位熱重-傅里葉紅外光譜耦合分析(in-situ TG-FTIR)、核磁共振氫譜(1H NMR)等,圖2),對“HPbI3”粉末進行詳細的結構成分分析,證明了通過溶液法合成的“HPbI3”并不存在,取而代之的是一種含有有機物存在的物質,即CH3NH2CH3PbI3(DMAPbI3)。原因是由于前驅體溶液中的溶劑二甲基甲酰胺(DMF)在酸性條件下發生水解反應,從而引入了CH3NH2CH3+(DMA+)離子。這一結果證實了采用常規“HPbI3”方法制備出的薄膜并非全無機CsPbI3鈣鈦礦材料,而是摻入了DMA+離子的有機無機雜化CsxDMA1-xPbI3薄膜。因此,作者在文章中也進一步探討了DMA+陽離子對鈣鈦礦薄膜和器件的影響,最終制備出穩定高效的CsxDMA1-xPbI3鈣鈦礦太陽能電池。

2:原位熱重-傅里葉紅外連用和核磁共振氫譜分析分別依次確定粉末樣品中的有機物的官能團結構和確定有機分子結構

文章全面分析并確認了利用氫碘酸(HI)作為添加物加入溶解有PbI2的DMF溶劑中生成DMAPbI3的這一結論,揭示了HI能夠誘導溶劑DMF發生水解,系統性地研究了水解產物DMA+離子對Cs基鈣鈦礦太陽能電池光電性能的影響。為進一步理解和提高Cs基鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率具有積極重要意義。

該論文電子科技大學材料與能源學院為唯一通訊單位,劉明偵教授為唯一通訊作者;碩士研究生裴云鶴和劉洋為該論文的共同第一作者;裴云鶴同學在研究生期間以第一作者身份已在Nanoscale上發表論文,目前已前往英國牛津大學交流學習;劉洋同學曾多次參加太陽能電池會議,目前已前往國家納米中心進行學習。

劉明偵教授團隊主要從事新型太陽能電池研究,特別是在鈣鈦礦太陽能電池領域,圍繞新材料探索、工藝制備、器件優化等方向,做出了一系列創新成果。近年來,該團隊已在國際著名期刊上發表多篇論文。

論文連接:https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30121-X?rss=yes

團隊主頁鏈接:http://optoelectronics.uestc.edu.cn/

天吉论坛