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新材料让太阳能更“能”

来源:中国科学报

 

太阳能电池是一种将太阳能转换为电能、实现节能减排的重要产品。自2009年首次应用到太阳能发电领域以来,钙钛矿基于优异的性能、低廉的成本等特征,被认为具有巨大的商业价值,钙钛矿太阳能电池也日益受到关注和欢迎。那么,钙钛矿太阳能电池能否进一步提升光电转换效率,让太阳能更“能”呢?近日,中国石油大学(北京)新能源与材料学院副研究员李振兴等人针对钙钛矿太阳能电池的电子传输材料进行了深入研究,设计出一种新型的电子传输材料,光电转换效率比传统的电子传输材料提高40%。

对于钙钛矿太阳能电池而言,电子传输材料是决定其光电转换效率的重要因素。李振兴与美国加州大学洛杉矶分校教授杨阳、苏州大学教授王照奎合作,针对钙钛矿太阳能电池的电子传输材料进行了深入研究,通过溶剂热方法设计出一种新型的电子传输材料氧化锡包覆氧化锌核壳纳米结构(ZnO@SnO2)。该研究成果以《氧化锡包覆氧化锌核壳结构纳米颗粒有效提高无机钙钛矿太阳能电池光电转换效率》为题,发表在国际著名学术期刊《美国化学会志》上。

该研究成果首次提出了氧化锡包覆氧化锌核壳纳米结构的制备方法,揭示了其具有较高光电转换效率的内在机理。由于SnO2壳层的能级匹配和核层ZnO纳米粒子的高电子迁移率,无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率高达14.35%。ZnO@SnO2核—壳纳米粒子的尺寸为8.1纳米,电子迁移率是SnO2纳米粒子的7倍。同时,均匀的核壳型ZnO@SnO2纳米粒子对无机钙钛矿薄膜的生长极为有利。这些结果表明,氧化锡包覆氧化锌核壳纳米结构是一种理想的太阳能电池的电子传输层,光电转换效率比传统的电子传输材料提高40%。

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