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河南大学陈冲教授团队InfoMat综述:从材料、薄膜工程到载流子动力学和光子管理的高性能钙钛矿太阳能电池策略

李桧林 Mat+ 2022-10-20

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文章简介

近年来钙钛矿太阳能电池取得了极大的发展,目前单结电池最高效率已达25.5%,媲美单晶硅太阳能电池。但是,要实现其商业化,其性能(特别是稳定性)尚需进一步提升。因此,最近各种各样的方法、策略用于发展高性能(高效率与高稳定)的钙钛矿太阳能电池。鉴于此,河南大学陈冲教授与中科院固体所王命泰教授、美国雪城大学乔启全(Quinn Qiao)教授合作,在InfoMat期刊上发表以“Strategies for High-performance Perovskite Solar Cells from Materials, Film Engineering to Carrier Dynamics and Photon Management”为题的综述文章。


在该综述中,作者深入分析了高性能钙钛矿电池的影响因素,结合课题组在钙钛矿太阳能电池的相关研究,分别从以下四个方面系统分析了当前制备高性能钙钛矿太阳能电池的方法与策略:
(1)钙钛矿材料工程:分别从材料的晶体结构、维度和成分等方面介绍了钙钛矿材料(如:ABX3型钙钛矿、二维钙钛矿、双钙钛矿结构以及无金属钙钛矿材料)在高性能电池方面的应用,以及探讨了这些材料对电池性能的影响。(2)钙钛矿薄膜工程:主要在制备工艺与缺陷钝化两个方面,去探讨制备高质量钙钛矿薄膜的方法,并且对相关物理机理也做了阐述。制备工艺方面,详细介绍了各工艺参数(如:旋涂的一步法与两步法、溶剂与反溶剂、温度和再溶策略等)对薄膜质量以及电池性能的影响。而缺陷钝化方面,主要介绍了钙钛矿中各种添加剂(钝化剂)的情况。(3)载流子动力学工程:梳理了光生载流子产生、转移、运输各过程物理机制,探讨了导致载流子复合的各影响因素。从电荷传输材料角度,详细地总结了增强电荷分离与降低其在转移、运输过程中损耗的方法。同时,也介绍了利用物理效应(如:铁电效应)来提高电荷分离和降低其损耗的策略。(4)光子管理工程:分别从等离子效应与上转换效应这两种光子管理方面介绍了对光子的有效利用,以获得高效率的钙钛矿太阳能电池。最后,作者对当前制备高性能钙钛矿太阳能电池存在的不足进行了分析与展望。本综述第一作者为河南大学青年老师李桧林,陈冲、王命泰、乔启全为共同通讯作者。此项工作得到国家自然科学基金、河南省自然科学基金、河南大学青年英才项目等的支持。



团队介绍

河南大学陈冲教授团队主要从事光电材料与器件和能量存储与转化器件研究,包括三个研究方向:光伏材料和钙钛矿太阳能电池、水系锌离子电池、二维材料和忆阻器。团队有河南大学高层次人才3人,副教授3人,在读博士、硕士研究生20余人。近3年来,团队在钙钛矿太阳能电池等领域的研究取得一定进展,在《Advanced Energy Materials》、《InfoMat》、《Advanced Functional Materials》、《Nano Today》、《Nano Energy》等国际知名期刊上发表SCI收录论文20余篇,主持国家自然科学基金项目4项和省部级项目6项,期待与国内外同行开展广泛的合作交流,并积极推进各项研究工作。


论文信息

Strategies for high-performance perovskite solar cells from materials, film engineering to carrier dynamics and photon management

Huilin Li, Chong Chen*, Hangyu Hu, Yu Li, Zhitao Shen, Fumin Li, Ying Liu, Rong Liu, Junwei Chen, Chao Dong, Sally Mabrouk, Raja Sekhar Bobba, Abiral Baniya, Mingtai Wang*, Quinn Qiao*

DOI: 10.1002/inf2.12322Citation: InfoMat, 2022, e12322点击左下角【阅读原文】,查看论文原文


关于InfoMat

《信息材料》(InfoMat)创刊于2019年,由电子科技大学和Wiley出版集团共同主办,是聚焦信息技术与材料、物理、能源以及人工智能等新兴交叉领域前沿研究的国产英文学术期刊,创刊主编为李言荣院士。

  • 中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊

  • 中科院分区工程技术大类1区Top期刊

  • 影响因子:25.405

  • 国产OA月刊

  • 发表原创性研究论文、综述、前瞻性论文

期刊主页:http://www.wileyonlinelibrary.com/journal/infomat

投稿链接:https://mc.manuscriptcentral.com/infomat

编辑部邮箱:editorial@info-mat.org


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