Tiến bộ trong các nghiên cứu khoa học bề mặt về tế bào năng lượng mặt trời perovskite kim loại halide loại ABX3

Advanced Energy Materials - Tập 10 Số 13 - 2020
Longbin Qiu1, Sisi He1, Luis K. Ono1, Yabing Qi1
1Energy Materials and Surface Sciences Unit (EMSSU), Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), 1919-1 Tancha, Onna-son, Kunigami-gun, Okinawa 904-0495, Japan

Tóm tắt

Tóm tắtCác tế bào năng lượng mặt trời (PSC) perovskite kim loại halide loại ABX3 đã thể hiện hiệu suất vượt quá 25%, tiến gần đến giới hạn lý thuyết của chúng. Để khai thác hết tiềm năng của PSC cần có sự hiểu biết về cơ chế hoạt động của thiết bị và sự tái hợp, chất lượng vật liệu, cũng như sự tương hợp về mức năng lượng trong các lớp của thiết bị. Trong bài đánh giá này, tầm quan trọng của việc thiết kế PSC từ góc độ các nghiên cứu khoa học bề mặt được trình bày. Để đạt được mục đích này, các nghiên cứu trường hợp gần đây được thảo luận nhằm chứng minh cách mà việc khảo sát các sự không đồng nhất cục bộ (ví dụ: hạt, đường biên hạt, cấu trúc nguyên tử, v.v.) trong các vật liệu perovskite bằng các kỹ thuật khoa học bề mặt có thể giúp liên kết các thuộc tính của vật liệu với hiệu suất của thiết bị PSC. Ở cấp độ thiết bị tế bào năng lượng mặt trời với các khu vực hoạt động lớn hơn quy mô milimet, các kỹ thuật đo lường trung bình toàn thể có thể đặc trưng hóa các thuộc tính trung bình tổng thể của các lớp phim perovskite cũng như các lớp lân cận của chúng và cung cấp những manh mối để hiểu rõ hơn về các tham số của tế bào năng lượng mặt trời. Cách thức mà sự sinh ra và tự phục hồi của các khuyết tật điện tử trong các lớp phim perovskite hạn chế hiệu suất, khả năng tái hiện và độ ổn định của thiết bị, cũng như gây ra hành vi tạm thời phụ thuộc vào thời gian trong các đường cong dòng-điện cũng là trọng tâm chính của bài đánh giá này. Dựa trên các nghiên cứu này, các chiến lược nhằm cải thiện thêm hiệu suất và độ ổn định, cũng như giảm độ trễ được trình bày.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1021/acsphotonics.8b00124

10.1038/nenergy.2017.32

National Renewable Energy Laboratory (NREL) Research‐Cell Efficiency Chart https://www.nrel.gov/pv/cell‐efficiency.htmland Champion Module Efficiency Chart https://www.nrel.gov/pv/module‐efficiency.html(accessed: August 2019).

10.1021/acsenergylett.9b00847

10.1126/science.aav8680

10.1126/science.aax3294

10.1002/adma.201900428

10.1039/C8CS00853A

10.1039/C9MH00606K

10.1002/adma.201805047

10.1021/acs.jpclett.5b01843

10.1016/j.joule.2018.04.010

10.1002/aenm.201602358

10.1021/acsami.5b09801

10.1021/acs.jpclett.5b00182

10.1021/acs.nanolett.5b04157

10.1038/nenergy.2016.93

10.1002/adfm.201504451

10.1039/C6EE00413J

10.1021/acs.jpclett.6b01951

10.1002/adma.201805214

10.1002/aenm.201803017

10.1039/C8EE01447G

10.1016/j.mtener.2017.07.014

10.1038/nenergy.2016.81

10.1002/admi.201801253

Wu Z., 2017, Adv. Mater., 29, 1703670

10.1038/nenergy.2017.102

10.1002/adma.201803428

10.1039/C8EE02252F

10.1039/C8TA11985F

10.1021/acsami.8b22044

10.1021/jacs.7b01439

10.1021/acsami.8b12760

10.1021/acs.jpcc.8b05352

10.1021/jacs.8b13091

10.1126/sciadv.aav8925

10.1021/acs.nanolett.6b04803

10.1016/j.nanoen.2016.04.044

10.1021/acsnano.6b05825

10.1039/C7TA07828E

10.1126/science.aaa5333

10.1021/nn5036476

10.1002/adma.200801466

10.1038/ncomms6001

10.1016/j.joule.2017.11.015

10.1021/acsnano.7b04762

10.1063/1.4896779

10.1038/ncomms9397

10.1021/acsami.6b04104

10.1039/C7EE00358G

10.1021/acsami.7b15904

10.1038/s41560-018-0324-8

10.1007/s40843-018-9395-y

10.1088/1361-6463/aaa727

10.1021/acsnano.8b09645

10.1021/jacs.8b11210

10.1063/1.4984964

10.1021/acs.accounts.5b00540

10.1126/sciadv.1602388

10.1021/acsenergylett.6b00381

10.1021/acs.jpclett.6b01199

10.1021/acs.accounts.5b00431

10.1038/ncomms8124

10.1002/adma.201800691

10.1021/nl500390f

10.1021/acs.nanolett.5b03957

10.1002/adma.201806661

10.1021/acs.jpclett.6b00803

10.1039/C7EE00420F

10.1039/C6NR09310H

10.1021/jz501697b

10.1016/j.nanoen.2015.03.037

10.1021/acs.jpclett.5b00695

10.1039/C5TA01325A

10.1039/C5TA09662F

10.1021/acs.jpcc.5b11469

10.1126/sciadv.1602165

10.1038/nmat4150

10.1021/acs.jpclett.5b00502

10.1021/acs.jpclett.5b00389

10.1038/ncomms14547

10.1002/smtd.201700295

10.1002/adma.201705230

10.1039/C4SC03141E

10.1021/acsenergylett.6b00495

10.1039/C7TA00404D

10.1021/acs.nanolett.6b04453

10.1021/jacs.5b08227

10.1021/acsnano.5b06420

10.1016/j.susc.2016.09.004

10.1016/j.susc.2018.05.006

10.1021/acsami.6b07721

10.1021/acsaem.8b00509

10.1126/science.aah5065

10.1021/acs.chemmater.9b00650

10.1002/advs.201500136

10.1021/acs.nanolett.5b03556

10.1039/C8CE01229F

10.1021/acs.chemmater.7b00126

10.1021/acsami.7b06001

10.1016/j.joule.2017.08.006

10.1002/adma.201706208

10.1021/acs.jpcc.8b06968

10.1021/acsenergylett.6b00635

10.1039/C7TA09943F

10.1039/C5MH00160A

10.1002/admi.201800260

10.1021/acs.chemrev.8b00558

10.1039/c4ee00168k

10.1021/acs.jpclett.6b00946

10.1038/s41467-019-10468-7

10.1021/acs.jpclett.7b02562

10.1039/C8SE00509E

10.1063/1.4916079

10.1116/1.4915499

10.1063/1.4974471

10.1039/C6CP07176G

10.1038/srep09863

10.1002/adma.201804284

10.1002/adfm.201703835

10.1021/acs.jpclett.7b01508

10.1002/aenm.201800504

10.1126/science.aap9282

10.1039/C8TA05636F

10.1021/acsami.6b02692

10.1039/C5TC01718A

10.1039/C4CP03533J

10.1002/admi.201600694

10.1038/nphys3357

10.1021/acs.jpclett.8b00526

10.1063/1.5083792

10.1063/1.5016829

10.1021/acs.jpclett.8b03728

10.1557/mrc.2015.26

10.1088/1361-6463/aa71e7

10.1021/acsami.7b12586

10.1002/adom.201700139

10.1021/acsenergylett.9b00247

10.1002/admi.201400532

10.1063/1.4864778

10.1039/C6EE02016J

10.1016/j.orgel.2016.11.021

10.1038/srep40267

10.1039/C5EE03560K

10.1063/1.4944591

10.1063/1.4960112

10.1002/admi.201400528

10.1039/C4CP03842H

10.1063/1.4880899

10.1063/1.4921339

10.1063/1.4889844

10.1016/j.apsusc.2016.10.033

10.1002/adfm.201402692

10.1021/acsenergylett.8b01920

10.1039/C9EE00802K

10.1002/aenm.201800398

10.1039/C8EE01136B

10.1002/adma.201806702

10.1016/j.mtener.2017.09.008

10.1016/j.jechem.2017.10.005

10.1039/C5TA08963H

10.1002/advs.201801827

10.1021/acsami.7b00312

10.1002/adma.201503406

10.1021/acs.jpcc.5b07728

10.1039/C5CP04207K

10.1039/C8TC02754D

10.1063/1.4899051

10.1021/cm5041997

10.1002/aenm.201500477

10.1002/adma.201304803

10.1002/adma.201306281

10.1002/aelm.201500044

10.1063/1.4928662

10.1021/acs.nanolett.6b02307

10.1063/1.4941994

10.1038/s41598-019-42359-8

10.1039/C8TA03501F

10.1021/acsami.9b02374

10.1002/9781119970958

10.1039/C9EE02020A

10.1002/smll.201801154

10.1039/C8CS00262B

10.1002/admi.201800882

10.1038/s41586-019-1036-3

10.1002/adfm.201806779

10.1039/C9TA00239A

10.1021/acs.jpcb.7b03921

10.1038/s41566-019-0398-2

10.1016/j.nanoen.2019.04.069

10.1039/C9EE00751B

10.1039/C5EE01265A

10.1021/acsenergylett.7b00282

10.1021/acs.accounts.5b00420

10.1063/1.4948245

10.1038/s41560-019-0329-y

10.1038/s41566-019-0435-1

10.1016/S1359-6454(99)00292-X

10.1038/s41578-018-0026-7

10.1038/nenergy.2016.149

10.1038/natrevmats.2015.7

10.1021/acs.nanolett.7b00289

10.1002/anie.201702660

10.1039/C7CS00868F

10.1088/2515-7655/aaf143

10.1021/acsenergylett.8b01212

10.1002/ange.201905521

10.1039/C6CS00942E

10.1021/jz500370k

10.1038/s41563-018-0018-4

10.1039/C4TA01198H

10.1021/ja5079305

10.1126/science.aan2301

10.1038/nenergy.2016.195

10.1038/nenergy.2016.204

10.1021/acs.jpclett.5b00199

10.1021/cm503122j

10.1039/C6TA04685A

10.1021/acs.jpclett.7b02008

10.1002/cssc.201600771

10.1021/jz501510v

10.1021/acs.accounts.5b00452

10.1021/acs.jpclett.7b00055

10.1021/acs.chemmater.5b01991

10.1021/acs.chemmater.6b03259

10.1021/acs.jpclett.5b00431

10.1016/j.jmat.2015.07.005

10.1016/j.solmat.2017.09.038

10.1039/C8TA12193A

10.1021/jp510595s

10.1021/jp511123s

10.1021/acsnano.6b08260

10.1103/PhysRevB.94.195309

10.1103/PhysRevMaterials.2.034601

10.1021/jz402749f

10.1021/acsenergylett.7b00239

10.1039/C8EE00124C

10.1002/smll.201403534

10.1002/aenm.201700623

10.1021/jz501127k

10.1021/jz501869f

10.1021/acs.chemmater.6b00779

10.1021/nl500544c

10.1021/ar500089n

10.1039/C6TA08874K

10.1021/acs.jpcc.6b12921

10.1021/jacs.5b03615

10.1038/srep20131

10.1021/acs.jpcc.6b12583

10.1021/acsnano.5b05843

10.1126/science.aai9081

10.1021/jacs.5b04015

10.1021/acs.chemmater.5b01598

10.1002/admi.201600267

10.1063/1.5019608

10.1021/nl404454h

10.1002/adma.201800544

10.1002/solr.201800296

10.1063/1.4913833

Sutton A. P., 1995, Interfaces in Crystalline Materials

10.1007/978-3-642-12505-8

10.2320/matertrans.47.2706

10.1016/j.msea.2010.07.062

10.1021/nn507020s

10.1021/jp512077m

10.1103/PhysRevB.78.245320

10.1021/acs.nanolett.6b03331

10.1021/acs.nanolett.7b02146

10.1021/acs.jpcc.6b11434

10.1002/adfm.201805870

10.1002/aenm.201300712

10.1021/acs.jpclett.5b00842

10.1016/j.joule.2018.04.024

10.1039/C8TC02923G

10.1021/jacs.6b00645

10.1021/jacs.7b10430

10.1002/adfm.201804286

10.1039/C6EE01969B

10.1002/aenm.201803766

10.1038/s41467-018-05531-8

10.1021/acsami.7b15031

10.1039/C6EE01504B

10.1126/science.aap8671

10.1038/ncomms11574

10.1039/C6EE02941H

10.1038/ncomms6784

10.1039/C7TA02317K

10.1002/adma.201604545

10.1038/nenergy.2017.102

10.1039/C5EE03522H

10.1021/jacs.5b01994

10.1039/C5EE02608C

10.1039/C6EE02390H

10.1038/s41467-018-05760-x

10.1039/C6TA05095F

10.1039/C8EE02172D

10.1002/anie.201904945

10.1021/acsenergylett.6b00060

10.1021/acs.jpcc.6b12137

10.1021/acsami.7b05133

10.1039/C6EE02687G

10.1002/adfm.201706923

10.1039/C7EE03513F

10.1021/acs.jpclett.7b02679

10.1002/aenm.201803699

10.1002/aenm.201801208

10.1002/adfm.201304022

10.1002/adma.201401685

10.1021/acsami.5b06780

10.1126/science.aaa0472

10.1039/C6EE02544G

10.1039/C4EE00233D

10.1038/ncomms10030

10.1021/acsaem.8b00060

10.1021/acs.nanolett.5b04060

10.1016/j.nanoen.2019.02.009

10.1039/C8TA11524A

10.1002/adma.201706576

10.1038/ncomms8081

10.1021/acsenergylett.8b01704

10.1016/j.surfrep.2011.10.002

10.1021/acsenergylett.7b00382

10.1021/acs.accounts.6b00255

10.1002/adma.201606831

10.1016/j.joule.2018.07.007

10.1021/jz500113x

10.1021/acsnano.7b02114

10.3762/bjnano.9.161

10.1021/acsnano.7b05726

10.1002/aenm.201901005

10.1021/acsnano.8b08390

10.1126/science.1218829

10.1116/1.5099497

10.1039/C6CC09643C

10.1038/s41563-017-0006-0

10.1039/C8TA03133A

10.1063/1.4977238

10.1021/acsenergylett.6b00698

10.1021/acsenergylett.6b00441

10.1039/C7EE03013D

10.1021/acsenergylett.8b00964

10.1021/acsenergylett.7b00517

10.1021/acsenergylett.9b01396

10.1002/pip.3171

10.1038/srep00591

10.1002/admi.201700623

Ono L. K., 2018, J. Phys. D: Appl. Phys., 51

10.1038/d41586-019-00936-x

10.1021/ja809598r

10.1039/c1nr10867k

10.1038/nature12340

10.1038/nmat4014

10.1038/nature14133

10.1126/science.aaa9272

10.1038/nenergy.2016.142

10.1039/C5EE03874J

10.1038/s41566-019-0398-2

10.1039/C5TA00477B

10.1002/pip.3102

10.1002/adfm.201804039

10.1002/adma.201703451