日本日韩一级片中文字幕-一个人看的视频一区二区三区-日本不卡一区中文久久字幕-蜜臀一区二区三区精品免费

Nature焦點(diǎn). 英國(guó)牛津Henry J. Snaith 與港城大 “水活化動(dòng)力鈍化技術(shù)”

更新時(shí)間:2024-07-15      點(diǎn)擊次數(shù):285

Nature焦點(diǎn).   英國(guó)牛津Henry J. Snaith 與港城大 “水活化動(dòng)力鈍化技術(shù)


鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSC)近年來(lái)發(fā)展迅猛,已成為最有潛力的下一代光伏技術(shù)之一。然而,鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性和制備工藝仍存在一些挑戰(zhàn),阻礙著 PSC 的大規(guī)模應(yīng)用。提高鈣鈦礦電池效率和穩(wěn)定性的一個(gè)重要方法是缺陷鈍化,以減少缺陷態(tài)和陷阱態(tài),提高電荷載流子傳輸效率。

在最近發(fā)表在《Nature》期刊的一項(xiàng)重要研究中,由香港城市大學(xué)馮憲平教授和英國(guó)牛津大學(xué) Henry J. Snaith 教授共同領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì),發(fā)展出了一種具有突破性的水活化動(dòng)力鈍化策略,為高效且穩(wěn)定性的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)的實(shí)現(xiàn)鋪平了道路。


【水活化動(dòng)力鈍化技術(shù):突破性新策略!】

這項(xiàng)研究的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)了一種新的鈍化材料——阻礙脲/硫代氨基甲酸酯鍵 Lewis 酸堿材料(HUBLA)。這種材料利用水活化動(dòng)力鍵合,能夠在鈣鈦礦材料中動(dòng)態(tài)形成新的鈍化劑,以修復(fù)材料中的缺陷,進(jìn)而提高器件效率和穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的鈍化材料通常只能在制備過(guò)程中被施加,而在裝置運(yùn)作后其效果就會(huì)減弱或消失。HUBLA 突破了傳統(tǒng)技術(shù)的限制,它能夠在環(huán)境中的水分和熱量的作用下動(dòng)態(tài)地進(jìn)行修復(fù),類似于自我修復(fù)"功能。

HUBLA 的工作機(jī)制

HUBLA 在水存在的情況下會(huì)產(chǎn)生新的鈍化劑,以封堵材料的缺陷。這些鈍化劑可以與鈣鈦礦中的碘空位、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子等缺陷進(jìn)行作用,抑制電荷復(fù)合,進(jìn)而提高器件的效率和穩(wěn)定性。 更值得關(guān)注的是,HUBLA 材料還能根據(jù)周圍環(huán)境中的熱量進(jìn)行自我調(diào)整,在加熱條件下生成新的鈍化劑。這種熱活化"特性為HUBLA 鈍化材料帶來(lái)了更高的應(yīng)用彈性,在多種環(huán)境條件下都可以發(fā)揮有效的鈍化作用。


HUBLA 鈍化技術(shù):實(shí)現(xiàn)高效和穩(wěn)定性!】

研究團(tuán)隊(duì)以 HUBLA 鈍化材料制備了高效且穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。阻礙脲/硫代氨基甲酸酯鍵 Lewis 酸堿材料(HUBLA)能優(yōu)化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的原因主要包括以下幾點(diǎn):

l   鈍化缺陷: 鈣鈦礦材料中常存在缺陷,這些缺陷會(huì)成為電子-空穴復(fù)合中心,降低電池的效率。HUBLA材料可以通過(guò)與鈣鈦礦表面的未配位金屬離子或缺陷位點(diǎn)發(fā)生反應(yīng),鈍化這些缺陷,減少?gòu)?fù)合過(guò)程,提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

l   改善接口質(zhì)量: 在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中,鈣鈦礦層與電極之間的接口質(zhì)量對(duì)于電池性能至關(guān)重要。HUBLA材料能改善這些接口的質(zhì)量,提高接口處的電荷傳輸效率,減少電荷復(fù)合,從而提升電池性能。

l   穩(wěn)定性增強(qiáng): 鈣鈦礦材料本身容易受環(huán)境因素(如濕度、氧氣、光照等)的影響而降解。HUBLA材料可以提供一種保護(hù)層,防止環(huán)境因素對(duì)鈣鈦礦材料的侵蝕,顯著增強(qiáng)電池的穩(wěn)定性和壽命。

l   能級(jí)匹配優(yōu)化: HUBLA材料具有Lewis酸堿性質(zhì),可以調(diào)整鈣鈦礦材料與電極之間的能級(jí)匹配,從而優(yōu)化電荷注入和提取過(guò)程,減少能量損失,提高電池的開(kāi)路電壓和填充因子。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,采用 HUBLA 鈍化的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 25.1%。此外,該器件在 85℃ 下氮?dú)鈿夥罩欣匣?/span> 1500 小時(shí)后,仍能保持初始效率的 94%,而在此溫度下以及 30% 相對(duì)濕度(RH)空氣中老化 1000 小時(shí)后,其效率仍能維持初始效率的 88%。


研究結(jié)果:重大的科學(xué)突破和應(yīng)用前景

這項(xiàng)研究的成功不僅證明了水活化動(dòng)力鈍化策略的可行性,而且展現(xiàn)了HUBLA 在提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能和穩(wěn)定性方面具有巨大潛力。該研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,這項(xiàng)技術(shù)突破有望為未來(lái)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展提供新思路,加速其商業(yè)化應(yīng)用。

未來(lái),該研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)優(yōu)化HUBLA 材料,探索更多水活化動(dòng)力鈍化策略,開(kāi)發(fā)更加穩(wěn)定高效的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,為實(shí)現(xiàn)低成本、高效清潔能源目標(biāo)而努力。

總結(jié)

香港城市大學(xué) Feng Shien-Ping 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),利用新穎的水活化動(dòng)力鈍化策略,顯著提高了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率和穩(wěn)定性。HUBLA 材料能夠在環(huán)境水分和熱量作用下,動(dòng)態(tài)修復(fù)鈣鈦礦材料缺陷,使器件在不同環(huán)境下都具有良好的性能表現(xiàn)。 這一研究成果標(biāo)志著鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重大突破,將為未來(lái)推動(dòng)光伏技術(shù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。

重要技術(shù)參數(shù):

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率: 25.1%

熱穩(wěn)定性: 在 85℃ 下氮?dú)鈿夥罩欣匣?/span> 1500 小時(shí)后,仍能保持初始效率的 94%

濕穩(wěn)定性: 在 85℃ 30% 相對(duì)濕度(RH)空氣中老化 1000 小時(shí)后,其效率仍能維持初始效率的 88%。

關(guān)鍵材料: 阻礙脲/硫代氨基甲酸酯鍵 Lewis 酸堿材料(HUBLA

關(guān)鍵技術(shù): 水活化動(dòng)力鈍化策略


參考文獻(xiàn)

Water- and heat-activated dynamic passivation for perovskite photovoltaics

Nature 2024


【本研究參數(shù)圖】

Nature焦點(diǎn).   英國(guó)牛津Henry J. Snaith 與港城大 “水活化動(dòng)力鈍化技術(shù)

Fig S5.    羥基和異氰酸酯基之間的反應(yīng)。(a) 羥基和異氰酸酯基反應(yīng)的化學(xué)方程式。(b) NCO-AS IPA 反應(yīng) 30 分鐘的 1H-NMR 光譜。對(duì)于(b)和(c)、 0 分鐘后加入 IPA。


Nature焦點(diǎn).   英國(guó)牛津Henry J. Snaith 與港城大 “水活化動(dòng)力鈍化技術(shù)

Fig S6. HUBLA 的交聯(lián)機(jī)制。兩個(gè)過(guò)氧化物晶體 一般不能結(jié)合在一起,因?yàn)樵诮涌谏蠜](méi)有相互作用或結(jié)合。交聯(lián)機(jī)制 相反,如果在包晶表面涂上 HUBLA,HUBLA 就能在接口上解離和結(jié)合,部分 HUBLA 就能與包晶結(jié)合在一起。HUB 可以在接口上解離和結(jié)合,部分 HUB 可以在兩個(gè)晶體的接口上誘導(dǎo)交聯(lián)(白色球代表 -N+H3


Nature焦點(diǎn).   英國(guó)牛津Henry J. Snaith 與港城大 “水活化動(dòng)力鈍化技術(shù)

Fig S14. 原始和 HUBLA 涂層過(guò)氧化物晶體的穩(wěn)態(tài) PL TRPL。插圖為透輝石晶體的照片和穩(wěn)態(tài) PL


Nature焦點(diǎn).   英國(guó)牛津Henry J. Snaith 與港城大 “水活化動(dòng)力鈍化技術(shù)

Nature焦點(diǎn).   英國(guó)牛津Henry J. Snaith 與港城大 “水活化動(dòng)力鈍化技術(shù)

Nature焦點(diǎn).   英國(guó)牛津Henry J. Snaith 與港城大 “水活化動(dòng)力鈍化技術(shù)



推薦設(shè)備:


LQ-100X_PL_ 光致發(fā)光及發(fā)光量子產(chǎn)率測(cè)試系統(tǒng)


以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì),可應(yīng)對(duì)材料測(cè)試面臨的挑戰(zhàn):

     l以緊湊的設(shè)計(jì),尺寸大小 502.4mm(L) x 322.5mm(W) x 352mm(H),搭配4吋外徑PTFE材質(zhì)的積分球,并且整合NIST追溯的校準(zhǔn),讓手套箱整合PL與PLQY成為可能。

     l 利用先進(jìn)的儀表控制程序,可以進(jìn)行原位時(shí)間PL光譜解析,并且可產(chǎn)生2D3D圖表,說(shuō)明使用者可以更快地表征材料在原位時(shí)間的變化。

     l 系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)可容易的做紅外擴(kuò)展,波長(zhǎng)由700-1100nm, 可展延至1700nm。粉末、溶液、薄膜樣品都可相容測(cè)試。




文獻(xiàn)參考自 Nature 2024  DIO: 10.1038/s41586-024-07705-5

本文章為Enlitech光焱科技改寫(xiě) 用于科研學(xué)術(shù)分享 如有任何侵權(quán)  請(qǐng)來(lái)信告知








版權(quán)所有©2024 光焱科技股份有限公司 All Rights Reserved    備案號(hào):滬ICP備2021022654號(hào)-3    sitemap.xml    管理登陸    技術(shù)支持:化工儀器網(wǎng)