Angewandte Chemie:可交联富勒烯实现高性能锡基可穿戴器件

发布时间: 2024-03-14 点击数量:

2024312日,国际化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition在线发表了以“Cross-linkable fullerene enables elastic and conductive grain boundaries for efficient and wearable tin-based perovskite solar cells”为题的研究性论文。我院田成波副教授、魏展画教授为通讯作者,硕士研究生侯恩龙、骆杰烽,以及博士研究生陈静甫为共同第一作者,华侨大学为唯一通讯单位。

近年来,锡基钙钛矿太阳能电池(TPSC)因低毒性和优异的光电性能受到了学术界和产业界的广泛关注。然而溶液法制备的锡基钙钛矿薄膜缺陷多残余应力大,导致钙钛矿晶界脆性以及载流子在晶界复合严重,进而影响了相应器件的性能,尤其是柔性穿戴器件。

为了提高锡基钙钛矿可穿戴器件的性能,田成波副教授、魏展画教授等人在前期工作的基础上(Nat. Photonics, 2024, DOI:10.1038/s41566-024-01381-7J. Am. Chem. Soc.,2024, 146, 2494Adv. Mater., 2023, 25, 2205603Adv. Funct. Mater.,2023,33,2303841)设计合成了可交联富勒烯衍生物FTAI,提出了富勒烯配位作用调控锡基钙钛矿结晶,减少内部缺陷,并通过富勒烯衍生物交联释放薄膜中的残余应力,提高锡基钙钛矿薄膜抗弯折能力。最终,基于FTAI的锡基钙钛矿刚性太阳能电池实现14.91%的光电转化效率,并且在柔性太阳能电池实现了12.35%的光电转换效率,令人惊喜的是,该柔性太阳能电池在1万次弯曲后仍能保持90%左右的初始效率,展现了锡基钙钛矿太阳能电池应用在可穿戴器件方面的巨大潜力。

a FTAI分子结构以及交联后钝化钙钛矿缺陷示意图。b 可穿戴器件实物图。c 最优刚性和柔性锡基钙钛矿电池的J-V曲线。d 可穿戴锡基钙钛矿太阳能电池弯折1万次后光电转化效率统计。

该研究工作得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金和华侨大学科学研究基金的大力支持。

论文连接:https://doi.org/10.1002/anie.202402775