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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：饶华商钟新华华南农业大学材料与能源学院

钙钛矿太阳电池（PSC）以其高的转换效率和低的制造成本近年来引起了学术界和产业界的广泛关注。相比于金属电极,碳电极的化学惰性可以从根本上避免因电极腐蚀引起的稳定性问题,所组装的碳基钙钛矿太阳电池（C-PSC）在稳定性上表现出突... 详细信息

钙钛矿太阳电池（PSC）以其高的转换效率和低的制造成本近年来引起了学术界和产业界的广泛关注。相比于金属电极,碳电极的化学惰性可以从根本上避免因电极腐蚀引起的稳定性问题,所组装的碳基钙钛矿太阳电池（C-PSC）在稳定性上表现出突出的优势。引外,无机钙钛矿高的热稳定性也利于高稳定性器件的制备。基于此,我们围绕碳基无机钙钛矿太阳电池展开研究工作。由于碳电极低的反光率,C-PSC对钙钛矿膜厚提出了更高的要求。我们采用热气流辅助结晶（HFA）的方法制备了800 nm以上的无机钙钛矿薄膜,实现高的光捕获效率。然而厚的薄膜也会增加电荷的迁移路径,增加了电荷的复合几率,因此高效率的C-PSC需要更低缺陷态密度的钙钛矿薄膜。基于此,我们采用1D/3D异质结构建、有序氧化、双齿配体钝化、草酸盐调控结晶、碱金属拟卤素协同钝化的策略,有效地抑制缺陷复合,降低了非辐射损失。针对钙钛矿与碳电极能级失配率高导致的低空穴提取效率的问题,我们采用界面能级修饰、新型空穴传输层的策略,在碳电极与钙钛矿之间构建梯度能级进而提高空穴的提取效率。基于上述策略,碳基无机钙钛矿太阳电池取得了18.48%(CsPbI,V=1.132 V),16.57%(CsPbIBr,V=1.198 V)和15.56%(CsPbIBr,V=1.355 V)的效率。

关键词：碳电极钙钛矿太阳电池无机钙钛矿 CsPbI3 CsPbI2Br

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碳纳米管/聚三己基噻吩复合材料增强空穴提取助力碳基CsPbI_(2)Br太阳电池实现新的记录效率

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Science China Materials 2023年第5期66卷 1727-1735页

作者：张桂芝张键鑫潘振晓饶华商钟新华 Key Laboratory for Biobased Materials and Energy of Ministry of Education College of Materials and EnergySouth China Agricultural UniversityGuangzhou 510642China Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture Guangzhou 510642China

碳基钙钛矿太阳电池(C-PSCs)具有低成本和高稳定性的优势,这归因于碳电极的化学惰性和疏水性.然而,C-PSCs的光伏性能通常低于相应的金属电极器件,其中最重要的原因是钙钛矿层和碳电极之间低的空穴提取效率.这里,我们发展了一种基于碳纳... 详细信息

碳基钙钛矿太阳电池(C-PSCs)具有低成本和高稳定性的优势,这归因于碳电极的化学惰性和疏水性.然而,C-PSCs的光伏性能通常低于相应的金属电极器件,其中最重要的原因是钙钛矿层和碳电极之间低的空穴提取效率.这里,我们发展了一种基于碳纳米管/聚三己基噻吩(CNT/P3HT,CP)复合材料的空穴传输材料用于构建C-PSCs.P3HT和CNTs之间的强相互作用力增强了P3HT的结晶度,同时也改善了CNTs的分散性.相比于纯P3HT,CP复合材料中的CNT提供了空穴传输的高速通道,进而有效地降低电荷传输阻抗和改善空穴提取效率.这种CP复合材料被用于组装CsPbI_(2)Br C-PSCs,其光电压由1.233 V提高到1.355 V,能量转换效率也由13.29%提高到15.56%,刷新了碳基全无机钙钛矿太阳电池的记录.

关键词： carbon nanotubes/poly(3-hexylthiophene)composites hole transport materials CsPbI_(2)Br carbon electrodes perovskite solar cells

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Inorganic cesium lead halide CsPbX_3 nanowires for long-term stable solar cells

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Science China Materials 2017年第4期60卷 285-294页

作者：廖金凤李文广饶华商陈白雪王旭东陈洪燕匡代彬 MOE Key Laboratory of Bioinorganic and Synthetic Chemistry School of Chemistry Sun Yat-sen University Guangzhou 510275 China

ABX3-type organic-inorganic hybrid halide perovskite materials have been recognized as promising candidates for optoelectronic applications. However, poor stability of organic-inorganic hybrid perovskite hinders their forward long-term utilization and hence an effective strategy is needed to replace the organic part with an inorganic cation. Herein, all inorganic CsPbI3 nanowires with a di- ameter of 50-100 nm are synthesized on fluorine-doped tin oxide glass via a simple solution-dipping process, which are further transformed into CsPbBr3 nanowires through a so- lution-phase halide exchange method. A phase change from non-perovskite to perovskite structure is observed during the ion substitution process of I- by Br-, which is elaborated by X-ray diffraction, absorption and photoluminescence spectra. We for the first time apply the as-formed CsPbI3 and CsPbBr3 nanowires into perovskite solar cells, yielding power conversion efficiency of 0.11% and 1.21%, respectively. The inorganic CsPbBr3 nanowire solar cell shows impressive sta- bility which still remains 99% of the initial power conversion efficiency even after 5500 h aging.

关键词： inorganic perovskite nanowires ion exchange solarcells long-term stability

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能级修饰助力碳基CsPbI2Br太阳电池实现14%的认证效率

能级修饰助力碳基CsPbI2Br太阳电池实现14%的认证效率

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第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：饶华商钟新华华南农业大学

传统的有机-无机钙矿太阳电池具有优异的光伏性能,然而有机组分的热分解性、空穴传输材料中掺杂剂的吸湿性以及卤素离子迁移引起的金属电极腐蚀等稳定性问题使其商业化应用面临巨大的挑战。无空穴传输材料的碳基无机钙钛矿太阳电池(CPSC... 详细信息

传统的有机-无机钙矿太阳电池具有优异的光伏性能,然而有机组分的热分解性、空穴传输材料中掺杂剂的吸湿性以及卤素离子迁移引起的金属电极腐蚀等稳定性问题使其商业化应用面临巨大的挑战。无空穴传输材料的碳基无机钙钛矿太阳电池(CPSC)可以有效避免上述问题,在器件稳定性方面具有明显优势,近年来受到了广泛的研究与关注。然而,无机钙钛矿与碳电极之间的能级失配,以及碳电极不能将入射的太阳光反射回钙钛矿层重吸收限制了C-PSC的光电转换效率。我们报道了一种基于己基三甲基溴化铵(HTAB)的表面修饰策略,用于减小Cs PbIBr钙钛矿层与碳电极界面能级差。实验结果表明修饰后的能级差由0.70 eV降低到0.32 eV,导致最终器件的内建电势提高了70 mV。此外,钙钛矿层与碳电极界面间更高的势垒有助于抑制光生电子的反向注入复合。因此,HTAB能级修饰策略可以有效地改善载流子提取与收集,抑制电荷复合过程,从而增强光伏性能。HTAB能级修饰策略带来的钙钛矿层与碳电极能级失配的降低和电荷复合的抑制,加之热气流辅助的旋涂沉积工艺制备的厚钙钛矿层对入射太阳光的全吸收,组装的Cs PbI2Br CPSC平均效率达到13.9%(J=14.0 mA cm, V=1.25 V, FF=0.791),并获得了经第三方认证的14.0%效率(J=13.9 mA cm, V=1.25 V, FF=0.805)。这较未经HTAB修饰的常规旋涂工艺下制备的钙钛矿膜所组装的C-PSC平均效率9.9%(J=12.9 mA cm, V=1.11 V, FF=0.694)有了大幅的提高。

关键词：碳电极无机钙钛矿能级修饰 CsPbI2Br 己基三甲基溴化铵

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碳基无机钙钛矿太阳电池

碳基无机钙钛矿太阳电池

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第十届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：饶华商钟新华华南农业大学材料与能源学院

钙钛矿太阳电池(PSC)以其高的转换效率和低的制造成本近年来引起了学术界和产业界的广泛关注。相比于金属电极,碳电极的化学惰性可以从根本上避免因电极腐蚀引起的稳定性问题,所组装的碳基钙钛矿太阳电池(C-PSC)在稳定性上表现出突出的... 详细信息

钙钛矿太阳电池(PSC)以其高的转换效率和低的制造成本近年来引起了学术界和产业界的广泛关注。相比于金属电极,碳电极的化学惰性可以从根本上避免因电极腐蚀引起的稳定性问题,所组装的碳基钙钛矿太阳电池(C-PSC)在稳定性上表现出突出的优势。引外,无机钙钛矿高的热稳定性也利于高稳定性器件的制备。基于此,我们围绕碳基无机钙钛矿太阳电池展开研究工作。由于碳电极低的反光率,C-PSC对钙钛矿膜厚提出了更高的要求。我们采用热气流辅助结晶的方法制备了800 nm以上的无机钙钛矿薄膜,实现高的光捕获效率。针对钙钛矿与碳电极能级失配率高的问题,我们采用界面能级修饰、新型空穴传输层的策略,提高空穴的提取效率;针对钙钛矿薄膜缺陷密度高的问题,我们采用有序氧化、双齿配体钝化、碱金属拟卤素协同钝化的策略,有效地降低了非辐射损失。基于上述策略,碳基无机钙钛矿太阳电池取得了16.57%(CsPbIBr,V=1.198 V)和15.56%(CsPbIBr,V=1.355 V)的效率。

关键词：碳电极钙钛矿太阳电池无机钙钛矿 CsPbI2Br

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高效率CdS/CdSe共敏化Zn_2SnO_4大孔太阳电池研究

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中国科技论文 2014年第3期9卷 279-282页

作者：饶华商王玉芬陈洪燕匡代彬中山大学化学与化学工程学院广州510275

以聚苯乙烯(PS)微球为模板,通过水热合成法制备了Zn2SnO4大孔材料。SEM显示其孔径为约200nm,壁厚约70nm,且制备成电极后大孔分布均匀,结构保持完整。然后电沉积法制备了CdS/CdSe共敏化大孔Zn2SnO4电极,EDS mapping显示CdS/CdSe在整个截... 详细信息

以聚苯乙烯(PS)微球为模板,通过水热合成法制备了Zn2SnO4大孔材料。SEM显示其孔径为约200nm,壁厚约70nm,且制备成电极后大孔分布均匀,结构保持完整。然后电沉积法制备了CdS/CdSe共敏化大孔Zn2SnO4电极,EDS mapping显示CdS/CdSe在整个截面分布均匀。以多硫电对为电解液,Pt负载FTO为对电极,组装太阳电池,改变不同CdS沉积电流后,得到最高效率为1.91%。

关键词：物理化学大孔Zn2SnO4 量子点敏化太阳电池 CdS CdSe异质结

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高迁移率二氧化锡促进钙钛矿太阳电池中光生电子的分离

高迁移率二氧化锡促进钙钛矿太阳电池中光生电子的分离

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第二届新型太阳能电池学术研讨会

作者：饶华商陈白雪匡代彬中山大学化学与化学工程学院

钙钛矿太阳电池因其高效、低成本的优势成为当今研究的热点。目前,TiO是钙钛矿太阳电池中最常用的电子传输材料,但是其电子迁移率为0.1 cmV1s1[1],小于钙钛矿(CHNHPbI)的迁移率(200 cmV1s)。提高电子传输材料的电导率或者电子迁移率可... 详细信息

钙钛矿太阳电池因其高效、低成本的优势成为当今研究的热点。目前,TiO是钙钛矿太阳电池中最常用的电子传输材料,但是其电子迁移率为0.1 cmV1s1[1],小于钙钛矿(CHNHPbI)的迁移率(200 cmV1s)。提高电子传输材料的电导率或者电子迁移率可以改善钙钛矿太阳电池的中电子传输过程,例如使用ZnO,AZO,Y-TiO和Nd-TiO。SnO的电子迁移率为10000 cmV1s(1[3]),比TiO和CHNHPbI高出1个数量级,是钙钛矿太阳电池中理想的电子传输材料。目前,基于SnO电子传输材料的钙钛矿太阳电池的相关报道较少。我们利用溶液法合成了 nm的SnO溶胶,通过旋涂制备了00 nm的SnO电子传输层,然后组装成平面结构的钙钛矿太阳电池。经过Ti Cl4处理改善SnO的表面性能,从而提高器件的光电转换效率,得到了14.69%(Mask,JSC=21.19 mA cm-2,VOC=1023 mV,FF=0.678)的光电转换效率。稳态以及瞬态荧光测试表明,SnO相比于TiO有更好的电子萃取性能,促进了钙钛矿太阳电池中光生电子的分离。实验结果表明,相比于同等情况下的TiO钙钛矿太阳电池,基于SnO的器件拥有更高的短路电流。

关键词： SnO2 钙钛矿太阳电池高电子迁移率

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量子点敏化太阳电池中的电荷复合调控

量子点敏化太阳电池中的电荷复合调控

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第五届新型太阳能电池学术研讨会

作者：钟新华潘振晓饶华商华南农业大学

量子点敏化太阳电池(QDSCs)因具有制备成本低和理论转换效率高(44%)等突出优势而受到了广泛的研究关注。近五年来,其光电转换效率由5%迅速提升至13%左右,呈现出快速上升的发展趋势。QDSCs中严重的电荷复合损失是限制电池效率提升的一个... 详细信息

量子点敏化太阳电池(QDSCs)因具有制备成本低和理论转换效率高(44%)等突出优势而受到了广泛的研究关注。近五年来,其光电转换效率由5%迅速提升至13%左右,呈现出快速上升的发展趋势。QDSCs中严重的电荷复合损失是限制电池效率提升的一个关键因素,因此,有效调控电荷复合过程,减少电荷复合损失是提高电池效率的必然要求。基于此,我们通过材料和界面工程的实施来系统调控QDSCs中的电荷复合过程,减少器件中的电荷复合损失,最终大幅提升电池的光电转换效率。采取的具体策略主要包括:1)采用溶液中预先合成的低缺陷态密度量子点作为敏化剂,并通过对量子点结构和组分的设计调控,制备高质量量子点吸光材料,减少量子点内部以及Ti O2与量子点之间的电荷复合损失;2)采用多种宽带隙材料协同包覆光阳极,降低光阳极表面的电子态密度,减少光阳极与电解液界面上的电荷复合损失;3)采用聚合物分子修饰聚硫电解液,在光阳极表面形成分子钝化层,进一步抑制光阳极与电解液界面上的电荷复合过程。通过以上策略的实施,电池中的电荷复合过程得到了显著的抑制,逐步将QDSCs的效率纪录由5%提升至12%以上。

关键词：量子点敏化太阳电池电荷复合材料设计界面修饰

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基于锐钛矿TiO2纳米线阵列的高效CdS/CdSe共敏化太阳电池

基于锐钛矿TiO2纳米线阵列的高效CdS/CdSe共敏化太阳电池

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2013广东材料发展论坛——战略性新兴产业发展与新材料科技创新研讨会

作者：饶华商陈洪燕匡代彬中山大学化学与化学工程学院

量子点具有带隙可调、高摩尔消光系数以及激子倍增效应等优点,是第三代太阳电池的理想光活性材料。量子点敏化太阳电池(QDSSC)是当今研究的热点之一,其工作原理类似于染料敏化太阳电池,首先量子点(例如PbS,CdS,CdSe及SbS等)吸收光子产...

量子点具有带隙可调、高摩尔消光系数以及激子倍增效应等优点,是第三代太阳电池的理想光活性材料。量子点敏化太阳电池(QDSSC)是当今研究的热点之一,其工作原理类似于染料敏化太阳电池,首先量子点(例如PbS,CdS,CdSe及SbS等)吸收光子产生电子,然后光生电子注入阳极材料(例如,TiO、ZnO、ZnSnO等)再传输到FTO基底,因此光生电子的有效注入与传输对提高QDSSC的性能有重要影响。在CdS/CdSe共敏化QDSSC中的CdSe具有较宽的吸收范围(720nm),与CdS一起形成

关键词：

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双组分溶剂工程提高量子点负载量及量子点敏化太阳电池性能

双组分溶剂工程提高量子点负载量及量子点敏化太阳电池性能

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第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会

作者：钟新华潘振晓王文冉饶华商华南农业大学

在量子点敏化太阳电池(QDSCs)中,量子点在TiO表面的负载方式以及负载量直接影响电池性能。相比于配体交换后的水相量子点负载方式,通过直接吸附(DA)的方式将有机相中合成的量子点负载到TiO上是一种更为简便的负载方法,然而直接吸附的途... 详细信息

在量子点敏化太阳电池(QDSCs)中,量子点在TiO表面的负载方式以及负载量直接影响电池性能。相比于配体交换后的水相量子点负载方式,通过直接吸附(DA)的方式将有机相中合成的量子点负载到TiO上是一种更为简便的负载方法,然而直接吸附的途径一直存在负载量较低的弊端。我们开发了一种采用双组分溶剂体系提高DA途径量子点负载量的方法。结果表明,溶剂的极性对于DA方法的量子点负载量有关键影响。采用双组分溶剂调节量子点溶液极性可以实现量子点的临界状态,在临界状态下量子点的表面配体处于收缩状态(图1a),减小了量子点与TiO之间的距离,增大了分子间作用力(图1b)。同时配体收缩使得量子点在溶剂中的分散状态处于亚稳态,量子点配体的溶剂化能和表面能转变为量子点在TiO表面负载的吉布斯自由能(图1c),从而提高了量子点负载的驱动力,实现了较单组分溶剂更高的负载量。最终,采用双组分溶剂体系的ZCISe QDSCs获得了12.24%的电池效率,与传统的配体诱导自组装沉积方法达到了相近的水平。

关键词：量子点敏化太阳电池直接吸附双组分溶剂极性

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