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NREL朱凯Science:基于C60离子盐电子传输层的高性能反式钙钛矿太阳能模组
时间:2025/04/24 来源:系统管理员 浏览次数:55次



尽管C60通常作为反式钙钛矿太阳能电池中的电子传输层,但其分子特性导致界面结合力较弱,引发非理想的界面电子与机械性能退化。鉴于此,NREL朱凯课题组在期刊《Science》上发文“C60-based ionic salt electron shuttle for high-performance inverted perovskite solar modules”以C60为原料合成了一种离子盐——4-(1',5′-二氢-1'-甲基-2'H-[5,6]富勒烯-C60-Ih-[1,9-c]吡咯-2'-基)苯甲胺氯化物(CPMAC),并将其作为电子传输介质应用于反式钙钛矿太阳能电池中。CPMA阳离子中的CH2-NH3+头部基团有效改善了电子传输层界面性能,其离子特性还增强了分子堆叠密度,使界面韧性较C60提升约3倍。采用CPMAC后,电池在65℃、1个太阳光强度下持续运行2,100小时后,功率转换效率达到约26%,且衰减率仅为~2%。对于迷你组件(四子电池结构,6平方厘米),在55℃运行2,200小时后仍保持约23%的效率,衰减率不足9%。


原文链接:https://doi.org/10.1126/science.adv4701创新点 新型电子 shuttle 的开发论文合成了一种基于 C60 的离子盐 4-(1',5'-二氢-1'-甲基-2'H-[5,6]富勒烯-C60-1-[1,9-c]吡咯-2'-基)苯基甲烷铵氯化物(CPMAC),并将其用作倒置钙钛矿太阳能电池(PSC)中的电子 shuttle。 界面性能显著提升CPMAC 的离子性质增强了其与钙钛矿之间的界面结合和填充,使得界面韧性提高了约三倍。 功率转换效率(PCE)提高使用 CPMAC 的 PSC 在 65°C 下经过 2,100 小时的单太阳光操作后,保持了约 26% 的 PCE,且退化率约为 2% 未来展望 进一步优化CPMAC的合成工艺:研究如何通过改进合成方法来提高CPMAC的纯度和产量,以降低生产成本并提高大规模生产的可行性。 探索不同类型的钙钛矿材料:研究CPMAC在不同类型钙钛矿材料(如全无机钙钛矿、多晶钙钛矿等)中的应用效果,以扩展其应用范围。

长期稳定性和耐候性测试:进行更长时间的户外测试,评估CPMAC在各种环境条件下的长期稳定性和耐候性。

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