丁基銨-銫-甲脒鹵化鉛鈣鈦礦充電機(jī)充電蓄電池結(jié)構(gòu)解析
2017-8-23 10:24:56??????點(diǎn)擊：
【背景介紹】
鈣鈦礦充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池效率非常高，然而，它們?nèi)菀自谒鹾妥贤饩€中降解。3D鈣鈦礦吸收劑的陽(yáng)離子加入導(dǎo)致降解程度降低。另外，2D Ruddlesden-Popper分層的鈣鈦礦表現(xiàn)出改善的穩(wěn)定性，但迄今尚未應(yīng)用于高效的充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，來自牛津大學(xué)的Henry J. Snaith（通訊作者）等人將正丁基銨陽(yáng)離子引入陽(yáng)離子鉛混合鹵素FA0.83Cs0.17Pb(IyBr1?y)3 3D 鈣鈦礦中，觀察到二維鈣鈦礦的形成，散布在高度取向的三維鈣鈦礦顆粒之間，其抑制非輻射電荷重組。該團(tuán)隊(duì)還研究了薄膜組成，晶體取向和器件性能之間的關(guān)系。具有最佳丁基銨含量的充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池對(duì)于帶有1.61-eV帶隙鈣鈦礦表現(xiàn)出平均穩(wěn)定功率轉(zhuǎn)換效率為17.5±1.3％，對(duì)于1.72-eV帶隙鈣鈦礦效率為15.8±0.8％。其穩(wěn)定性在模擬光照下也得到提高。充電機(jī)充電蓄電池在室溫中持續(xù)運(yùn)行1000小時(shí)后，其“后置式”效率達(dá)到80％，這一數(shù)值在密封環(huán)境中接近4000小時(shí)。相關(guān)成果以題為“Efficient ambient-air-stable solar cells with 2D–3D heterostructured butylammonium-caesium-formamidinium lead halide perovskites”發(fā)表在了Nature Energy上。
【圖文導(dǎo)讀】
1 形態(tài)和晶相
a-f）不同BA濃度退火后的BAx（FA0.83 Cs0.17）1-x Pb（I0.6Br0.4）3鈣鈦礦膜的SEM圖像
g-i）x = 0.03,0.09和0.16薄膜的放大SEM圖像
2 BA增強(qiáng)的3D鈣鈦礦晶體生長(zhǎng)
a）對(duì)應(yīng)具有不同BA濃度的3D鈣鈦礦（200）的XRD擺動(dòng)曲線
b）反映x = 0.09膜中3D鈣鈦礦相（410）的極坐標(biāo)圖
c）x = 0.09膜中3D鈣鈦礦相的取向
d）對(duì)于兩種不同的BA濃度（x = 0和0.09），鈣鈦礦退火過程（從室溫到175℃）的反射強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)
3 2D-3D鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)構(gòu)
a，b）FA0.83 Cs0.17 Pb（I0.6Br0.4）3人造色的橫截面SEM圖像
c）自組裝2D-3D鈣鈦礦薄膜結(jié)構(gòu)的示意圖
d）x = 0膜（黑線）和x = 0.09膜（紅線）的紫外-可見吸收和PL光譜
e）相同膜的時(shí)間分辨PL光譜
f）2D-3D異質(zhì)結(jié)的擬議電子帶
4 BA/FA/Cs鈣鈦礦充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池的器件性能
a）使用寬帶隙（Eg = 1.72eV）的鈣鈦礦充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池的J-V曲線
b）充電機(jī)充電蓄電池的穩(wěn)定功率輸出（SPO）
c）使用較低帶隙（Eg = 1.61eV）最佳性能的鈣鈦礦充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池的J-V特性
d）充電機(jī)充電蓄電池?cái)?shù)作為PCE的函數(shù)的直方圖
圖 器件穩(wěn)定性
a-j）高性能非封裝（a-e）和封裝（f-j）充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池器件的穩(wěn)定性比較
【總結(jié)】
該成果展示了顯著提高的器件效率和操作穩(wěn)定性的鈣鈦礦組合物。相信，這將成為鈣鈦礦充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池和光電子器件持續(xù)發(fā)展的重要方向，也可能為基礎(chǔ)研究提供模型系統(tǒng)。
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