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2020-12-08
近日，大連化物所薄膜太陽能電池研究組（DNL1606）劉生忠研究員團隊與陜西師范大學楊棟研究員團隊合作，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，其一般是通過前驅(qū)體溶液揮發(fā)溶劑制備。在制備過程中，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，導致鈣鈦礦易被分解以及產(chǎn)生非輻射復合，嚴重影響了鈣鈦礦電池的性能。因此，開發(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用而被認為是減少缺陷最有效方法之一。
該團隊利用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。理論計算和實驗結(jié)果表明，[DMIM]+與鈣鈦礦表面的Pb2+結(jié)合，可以有效鈍化Pb-I反位點缺陷，從而顯著抑制非輻射復合，使鈣鈦礦電池效率從21.09%提高到23.25%。該團隊還發(fā)現(xiàn)，離子液體中[BMIM]+陽離子和[BF4]-陰離子對提高太陽能電池的性能都起到了積極的作用。該工作進一步證實了離子液體摻雜技術(shù)可增強鈣鈦礦電池的性能。
相關(guān)工作發(fā)表在《德國應用化學》（Angewandte international Edition Chemie）上。該工作得到國家自然科學基金、國家重點研究項目、中科院A類先導專項“臨近空間科學實驗系統(tǒng)”、國家大學研究基金、111項目、知識創(chuàng)新工程項目的資助。（文/圖 朱學杰、段連杰）
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