二氧化锡电子传输材料的可控合成及界面调控

来源 :第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flypoet
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  钙钛矿太阳能电池(PSCs)因兼备低成本溶液加工和优异的光电转换性能在国际上备受关注.与传统的半导体光伏电池相比,钙钛矿太阳能电池可采用低成本溶液加工方式,在电池原料、制备工艺、光电转换效率等多个方面具备潜在的优势,被认为是下一代太阳能电池的有力竞争者.电子传输层(ETL)是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,作用是与钙钛矿光吸收层形成电子选择性接触.理想的电子传输层需要与钙钛矿材料的能级相匹配,以减少能量损失促进光生电子注入,同时也应具有较高的电子迁移率以确保电子的快速传输,抑制电子和空穴的复合.本团队在钙钛矿太阳能电池电子传输材料领域开展了一系列基础研究,开发了多种高迁移率SnO2电子传输材料,代表性研究工作包括:(1)采用弱酸前驱体溶液成功在FTO表面生长了疏密可控的SnO2纳米棒阵列,组装成器件后电池效率达到15.46%.这是基于SnO2纳米棒阵列的钙钛矿太阳能电池的最早研究工作.(2)采用溶剂热合成了具有快速电子迁移和光散射优势的单分散SnO2多级微球,结合喷涂工艺制备了平整均匀的电子传输层薄膜,并引入高结晶性石墨烯量子点修饰微球薄膜,优化了电子传输层/钙钛矿层的界面能级,加速了电子迁移.(3)为了解决复合氧化物在溶胶-凝胶法制备中相分离及对钙钛矿太阳能器件中有机物的破环问题,借助双功能团配体制备了Sn-Ti的单源前驱体(SSP),有效避免了相分离和钙钛矿太阳能不稳定的问题.(4)开发了碳酸铯后处理技术,可以降低SnO2薄膜的粗糙度,提高SnO2薄膜的表面润湿性,有利于钙钛矿形成更大的钙钛矿晶粒;此外,Cs2CO3处理还可以使薄膜功函数降低,有效加速界面电子转移,抑制了载流子的复合,器件效率可提升到19.5%.
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Hybrid organo-metal halide perovskite solar cells (PSCs) are promising candidates for next generation photovoltaic device primarily due to their high efficiency,printability,and low cost.However,devic
Cs2AgBiBr6作为双钙钛矿的一种由于其极佳的稳定性以及环境友好性受到广泛关注。我们利用常见的空穴传输材料构建了P3HT/MoO3/PTAA的多层空穴传输体系。这种空穴传输体系具有梯度排列的能级结构。由于P3HT和PTAA采用相似的溶剂,因此直接沉积制备P3HT/PTAA体系会导致P3HT有一定的破坏。但即便如此基于P3HT/PTAA的器件效率也要优于于标准器件。采用MoO3作为保护层后,器件
有机-无机杂化钙钛矿ABX3太阳能电池发展非常迅速,其效率从当初的3.8%已经快速上升到25.5%,接近单晶硅电池的光电转换效率,但是其中含有对人体有毒的铅元素.目前非铅钙钛矿中锡基材料的光伏效率最高,已经超过13%,但是Sn2+很容易被氧化成Sn4+.非铅双钙钛矿结构如Cs2AgBiBr6利用一价元素B(Ⅰ)与三价元素B(Ⅲ)代替2个pb2+得到B(Ⅰ)X6八面体与B(Ⅲ)X6八面体交替组成,这
在钙钛矿太阳能电池中,电子传输层(Electron Transport Layer, ETL)起到提取和输运光生电子的重要作用.制备高性能钙钛矿电池一般需要设计构筑具有高效电子提取的ETL.目前,基于单层TiO2或SnO2 ETL的平面结构钙钛矿电池获得广泛研究;然而,这种ETL结构的电荷提取能力通常并不理想.基于此,我们提出了一系列有效策略以提高ETL/钙钛矿界面电子提取,包括设计双层ETL(S
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钙钛矿太阳能电池成本低、效率高。但是稳定性,尤其是光照和负载下的连续功率输出是制约其商业化的关键瓶颈问题。要提高钙钛矿电池的稳定性,除了钙钛矿层和电荷传输层的优化外,金属电极在老化过程中的腐蚀也是一个不可忽略的重要因素。一方面,钙钛矿与金属电极之间的反应会加速钙钛矿自身的分解;另一方面,钙钛矿内部离子(碘组分)迁移后与金属电极反应,会使原本可逆的离子移动变得不可逆,进一步造成电池的永久性衰减。针对
一步溶液法因其操作简单而成为制备钙钛矿太阳能电池的(Perovskite solar cells,PSCs)的经典方法之一.然而,使用此法制备的钙钛矿薄膜经常会出现各种缺陷,例如:枝晶、孔洞和大面积的裸露,其器件性能也不稳定.因此,根据结晶动力学原理,以及基于传统的一步溶液法,本文使用反溶剂快速萃取除去溶剂,优化钙钛矿晶粒成核和晶体生长过程,以此提升相应PSCs的光电性能和环境稳定性.在结构为FT
叠层太阳电池能够有效增加太阳光谱的响应范围,克服单结电池效率的Skockley-Queisser极限,已成为制备高效光伏器件的重要手段之一.然而,由于缺少合适的透明背电极及其制备工艺,因此半透明器件的光电转换效率仍然滞后.为此,我们首先采用软溅射法低温制备非晶α-IZO透明电极,通过调控溅射参数,获得高质量的α-IZO薄膜:在近红外短波段透光率为85%、电阻率为4.18×10-4Ω·cm、迁移率为
界面工程是进一步提高钙钛矿太阳能电池(PSCs)效率和稳定性的有效方法.我们采用了一种优良的小分子材料四苯基二苯并二茚并芘(DBP)来修饰钙钛矿/Spiro-OMeTAD界面,从而显著提高太阳能电池的性能.研究发现,超薄的DBP修饰层加速了FAxMA1-xPbInBr3-n/Spiro-OMeTAD界面上的空穴转移,有效降低了非辐射复合.KPFM和能带分析表明,DBP修饰有助于建立更好的匹配能级排