我國(guó)研究人員利用咪唑基離子液體提高鈣鈦礦電池效率
近日,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所薄膜太陽(yáng)能電池研究組研究員劉生忠團(tuán)隊(duì)與陜西師范大學(xué)研究員楊棟團(tuán)隊(duì)合作,利用咪唑基離子液體鈍化鈣鈦礦的表面、改善鈣鈦礦薄膜的電荷傳輸,從而制備出高效率的鈣鈦礦電池。 鈣鈦礦薄膜作為鈣鈦礦電池的核心部件,是影響電池性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵,其一般通過(guò)前驅(qū)體溶液揮發(fā)溶劑制備。在制備過(guò)程中,由于鈣鈦礦薄膜容易在其結(jié)晶的晶界和表面產(chǎn)生缺陷,導(dǎo)致鈣鈦礦易被分解以及產(chǎn)生非輻射復(fù)合,嚴(yán)重影響鈣鈦礦電池的性能。因此,開(kāi)發(fā)出可制備具有較少缺陷的高效鈣鈦礦電池技術(shù)尤為重要。目前,表面鈍化因其易于應(yīng)用而被認(rèn)為是減少缺陷最有效方法之一。 研究團(tuán)隊(duì)利用1,3-二甲基-3-咪唑六氟磷酸(DMIMPF6)離子液體鈍化鈣鈦礦表面,降低了鈣鈦礦與空穴傳輸層之間的能壘。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,[DMIM]+與鈣鈦礦表面的Pb2+結(jié)合,可以有效鈍化Pb-I反位點(diǎn)缺陷,從而顯著抑制非輻射復(fù)合,使鈣鈦礦電池效率從21.09%提高到23.25%。該研究還發(fā)現(xiàn),離子液體中[BMIM]+陽(yáng)離子和[BF4]-陰離子對(duì)提高太陽(yáng)能電池的性能都起到積極作用。該研究進(jìn)一步證實(shí)了離子液體摻雜技術(shù)可增強(qiáng)鈣鈦礦電池的性能。 相關(guān)成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte international Edition Chemie)上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研究項(xiàng)目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)(A類(lèi))“臨近空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”、國(guó)家大學(xué)研究基金、高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程的資助。 |