【直播】【Science/AAAS系列报告】钙钛矿太阳能电池研究新进展

直播信息

报告题目

钙钛矿太阳能电池研究新进展

报告人

谭海仁、朱宗龙、李晓冬

主持人

樊巍

报告时间

2022年6月28日（周二）14:00

主办方

Science/AAAS

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Science Café in China科学咖啡沙龙中国系列是由Science/AAAS主办的公益科学交流会。每一期选定一个主题，由近期在Science系列杂志上发文的作者以线上报告的形式分享介绍研究工作，以期待与同行的学术交流，思想碰撞，同时帮助更多其他领域研究者甚至产业界相关工程技术人员了解前沿进展，探讨学术与产业融合的机会。

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报告人介绍

报告题目：高效率全钙钛矿叠层太阳能电池和组件

谭海仁，南京大学现代工程与应用科学学院教授、博士生导师。2008、2011和2015年先后从中南大学、中科院半导体研究所、荷兰代尔夫特理工大学获得本科、硕士和博士学位；2015-2018年加拿大多伦多大学博士后。长期从事新型光伏材料与器件的研究工作，包括钙钛矿太阳能电池、硅基太阳能电池及新型高效低成本叠层太阳能电池，钙钛矿叠层电池的世界纪录效率5次被业界权威的“Solar cell efficiency tables”收录。在Science、Nature、Nature Energy、Adv. Mater.等学术期刊发表论文80余篇，引用9000 余次，入选2021年科睿唯安“全球高被引科学家”, 成果入选 “中国光学十大进展”、“中国半导体十大研究进展”。担任《Communications Materials》、《Journal of Semiconductors》期刊编委，《SCIENCE CHINA Materials》青年编委，《Nanophotonics》、《Applied Physics Letters》等期刊客座编辑。

摘要：传统的单结晶硅电池技术，其效率已接近实用化效率极限，难以继续提升，探索更高效率的低成本叠层光伏技术将具有重要的科学意义和广阔的应用前景。金属卤化物钙钛矿太阳能电池以其优异的光电性能、高光电转换效率、低成本等优点，近年来备受世界各国研究机构和产业界的青睐。钙钛矿材料带隙可调且可低温制备的特点，使其能与其它窄带隙光伏材料，如晶硅、铜铟镓硒、窄带隙钙钛矿等制备更高效率的叠层太阳能电池。报告将简要总结课题组近年来在全钙钛矿叠层电池领域的研究进展，探讨高效率全钙钛矿叠层太阳能电池的器件设计、关键材料与制备技术，研究界面接触钝化、材料缺陷态调控、器件结构设计等对叠层电池光伏性能及稳定性的影响机制，最后讨论全钙钛矿叠层光伏组件的可量产化制备及具有高稳定性的保角互联设计。

报告题目：界面工程制备高效、稳定和安全的反式钙钛矿太阳能电池

朱宗龙博士主要从事光电功能材料的设计与合成（有机或无机功能材料设计与改性、界面材料调控）及其在光伏器件中应用的相关研究。共发表SCI论文110篇，83篇影响因子（IF）大于10，其中第一作者论文（20篇）、通讯作者（39篇），论文被他引8900余次，17篇论文入选ESI高被引用论文，H因子50 （请参见附件7）。申请人2018年加入香港城市大学为助理教授后，作为通讯作者发表SCI论文38篇，包括Science, Nat. Nanotech, Nat. Commun., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res.， J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed.,等。以项目负责人获得香港研究资助局杰出青年学者计划、香港创新科技署“创新及科技基金”项目资助，入选 2021 年世界上被引用次数最多的前 2% 科学家、2022 年Nanoscale期刊新锐研究者、2021 年J. Mater. Chem. A期刊新锐研究者。

摘要：发展可再生能源已成为人类社会经济发展的重要课题，其中以光伏发电最为瞩目。光伏行业涉及数万亿产值以及国家能源命脉与战略需求，现有太阳能电池的缺陷以及巨大的市场需求一直驱动着新型太阳能光伏技术的发展，其中和钙钛矿太阳能电池因光电性能突出、制造成本低而引起广泛关注，近年来发展迅速。然而，未来钙钛矿太阳能电池的突破亟需发展新型高性能 材料。基于此，我们围绕钙钛矿光伏中存在的材料设计合成与性能调控相关问题，介绍如何制备高效安全稳定钙钛矿太阳能电池、如何调控钙钛矿材料表面缺陷和降低器件非辐射复合损失和一些新型光伏器件性能突破，为实现钙钛矿太阳电池产业化提供可行的普适性策略。

报告题目：反向钙钛矿电池中高效界面异质结的构建及其对器件性能的影响

李晓冬，华东师范大学物理与电子科学学院，研究员。2016年毕业于中科院宁波材料所。主要从事钙钛矿和有机光电器件的研究，累计发表SCI论文60余篇；近年来，围绕反向钙钛矿电池，针对影响其效率和稳定性的关键问题展开深入研究，以第一/通讯作者在Science、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Adv. Energy Mater.等国际主流期刊发表论文19篇，他引2000余次。相关论文多次被 Science、Joule、Chem. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.等作为亮点介绍或者大篇幅评述。主持国家自然科学基金以及上海市和浙江省自然科学基金等项目多次参加PIERS、ICOCN、新型太阳能材料科学与技术等专业学术会议并做邀请报告。

摘要：钙钛矿电池成本低，效率高，是当前最具潜力的新型光伏技术。钙钛矿电池分为正向电池和反向电池。其中，反向钙钛矿电池工艺简单，可低温制备柔性器件；同时能兼容晶硅电池，实现钙钛矿/晶硅叠层电池。但是，目前高效率的钙钛矿电池都基于正向器件，效率已经达到25.7%，而反向电池的效率则明显偏低，其最高效率仍停留在在22-23%。正向钙钛矿电池中，无论是下表面的介孔TiO2，还是上表面常用的有机铵盐钝化，在钝化缺陷的同时，还能够在界面处自发形成有效的界面异质结，提升电池效率。而在反向电池中，由于能级结构的差异，则难以形成有效的界面异质结；这可能是反向电池效率偏低的潜在主要原因。针对此，我们提出表面硫化构建异质结的方法，在反向钙钛矿表面沉积吡啶羧酸铅（PbPbA2）形成富铅层，再用六甲基二硅硫烷（TMS）使该富铅层硫化；从而实现反向钙钛矿表面费米能级的上移，引入有效的界面异质结，首次将反向钙钛矿电池的效率提高到24%。此外，PbS与钙钛矿具有相似的晶格结构，可以稳定下层钙钛矿结构；同时Pb-S键远强于Pb-I键，可以强化钙钛矿表面，抑制钙钛矿的界面衰减。基于此，钙钛矿电池的稳定性得到明显提高，在连续光照下，经过1000小时连续功率输出，效率稳定在初始值的90%以上。

扩展阅读

 

编辑：王媛媛

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