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Nature Energy：單原子+鈣鈦礦電池相，穩(wěn)定運(yùn)行超過1300h

成果介紹

碳基鈣鈦礦太陽能電池(C-PSCs)被廣泛認(rèn)為是一種穩(wěn)定的、低成本的光伏電池。然而，由于碳電極本身以及碳-鈣鈦礦界面存在較大的能量損失，C-PSCs的能量轉(zhuǎn)化效率(PCEs)仍相對較低，限制了這類電池的發(fā)展。

大連理工大學(xué)史彥濤、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Michael Gr?tzel、東南大學(xué)Zhu Chao等人報(bào)道了單原子材料(SAM)用于全固態(tài)C-PSCs的背電極。該SAM為負(fù)載單原子Ti的還原氧化石墨烯(rGO)所組成，其中Ti被rGO上的氧原子所錨定。DFT計(jì)算表明，rGO和Ti原子之間存在明顯的電荷轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致裸露的rGO的電子結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，這也與隨后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。因此，由于費(fèi)米能級下移，從而顯著減小碳基傳輸層的串聯(lián)電阻，降低了能量損耗。

通過結(jié)合先進(jìn)的模塊化電池結(jié)構(gòu)(其中摻雜F的SnO₂ (FTO)作為電荷集電極)，該Ti₁-rGO基C-PSCs最終實(shí)現(xiàn)了高達(dá)20.6%的穩(wěn)態(tài)能量轉(zhuǎn)化效率，明顯高于基于裸rGO的器件(17.5%)。此外，在N₂氛圍下、在25°C和60°C的全光照條件下，在最大功率點(diǎn)下工作1300小時(shí)后，該器件仍分別可保持初始能量轉(zhuǎn)化效率的98%和95%。

相關(guān)工作以Ti₁-graphene single-atom material for improved energy level alignment in perovskite solar cells為題在Nature Energy上發(fā)表論文。

圖文詳情

Nature Energy：單原子+鈣鈦礦電池相，穩(wěn)定運(yùn)行超過1300h