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成果介紹

碳基鈣鈦礦太陽能電池(C-PSCs)被廣泛認為是一種穩定的、低成本的光伏電池。然而，由于碳電極本身以及碳-鈣鈦礦界面存在較大的能量損失，C-PSCs的能量轉化效率(PCEs)仍相對較低，限制了這類電池的發展。

大連理工大學史彥濤、洛桑聯邦理工學院Michael Gr?tzel、東南大學Zhu Chao等人報道了單原子材料(SAM)用于全固態C-PSCs的背電極。該SAM為負載單原子Ti的還原氧化石墨烯(rGO)所組成，其中Ti被rGO上的氧原子所錨定。DFT計算表明，rGO和Ti原子之間存在明顯的電荷轉移，導致裸露的rGO的電子結構發生顯著變化，這也與隨后的實驗結果相一致。因此，由于費米能級下移，從而顯著減小碳基傳輸層的串聯電阻，降低了能量損耗。

通過結合先進的模塊化電池結構(其中摻雜F的SnO₂ (FTO)作為電荷集電極)，該Ti₁-rGO基C-PSCs最終實現了高達20.6%的穩態能量轉化效率，明顯高于基于裸rGO的器件(17.5%)。此外，在N₂氛圍下、在25°C和60°C的全光照條件下，在最大功率點下工作1300小時后，該器件仍分別可保持初始能量轉化效率的98%和95%。

相關工作以Ti₁-graphene single-atom material for improved energy level alignment in perovskite solar cells為題在Nature Energy上發表論文。

圖文詳情

Nature Energy：單原子+鈣鈦礦電池相，穩定運行超過1300h