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摘要： 有机-无机杂化钙钛矿具有高的光吸收系数、可调节的带隙以及双极性的电荷传导特性,是一种理想的光吸收材料。然而,溶液法制备的钙钛矿薄膜在表/界面上存在多种缺陷,会抑制载流子传输并引发复合。本研究选用含多官能团的氨基酸衍生物——9-芴甲氧羰基-L-苯丙氨酸-L-苯丙氨酸(Fmoc-FF-OH)作为添加剂来降低钙钛矿膜缺陷并抑制晶界上的载流子复合。结果表明,当Fmoc-FF-OH的浓度为0.6 g·L^(-1)时,钙钛矿薄膜的粒径从138 nm增大到210 nm,缺陷态密度从2.46×10^(15)cm^(-3)降低至2.17×10^(15)cm^(-3)。同时,钙钛矿太阳能电池也表现出最优的性能,开路电压从1.05 V提升到1.10 V,器件的光电转化效率(PCE)从15.50%提升到17.44%。在220 h的稳定性测试中,器件的光电转化效率仍能维持初始的71%。
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；界面钝化 ；氨基酸衍生物
被引量
3
摘要： 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其优异的光电性能和低廉的制备成本,成为目前光伏领域内的研究热点。然而,钙钛矿薄膜表面和晶界处存在大量缺陷,这易于导致载流子非辐射复合,并进而影响太阳能电池的光电转换效率。本工作通过在两步法制备钙钛矿的铅盐前驱液中引入钝化剂乙酰水杨酸(acetylsalicylic acid,ASA),利用吸收/光致发光光谱、扫描电镜和电学测试等技术手段研究了ASA分子对钙钛矿薄膜质量与器件性能的影响。结果表明:适量的ASA分子可以通过路易斯酸碱相互作用增大钙钛矿晶粒尺寸,并有效降低钙钛矿薄膜的缺陷密度;当ASA的浓度为2.5 mmol/L时,所制得的钙钛矿电池取得了19.83%的最高光电转换效率,明显高于对照器件的转换效率(17.47%)。本工作首次报道了ASA对钙钛矿薄膜缺陷的良好钝化效果,并为提高钙钛矿太阳能电池性能提供了一种简单有效的制备方法。
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；有机-无机杂化 ；金属卤化物 ；乙酰水杨酸 ；缺陷钝化 ；两步沉积 ；添加剂 ；光电转换
被引量
2
摘要： 采用含有羧基、氨基和苯基等多官能团的氨基酸衍生物分子(Fmoc-L-异亮氨酸,Fmoc-Ile-OH)钝化钙钛矿薄膜表面缺陷。首先,该氨基酸衍生物可降低钙钛矿薄膜中PbI_(2)杂质含量,并提高钙钛矿薄膜的颗粒尺寸。其次,氨基酸衍生物的引入可有效改善钙钛矿薄膜的光学特性和钙钛矿/电荷传输层界面载流子输运性能。另外,经钝化处理的钙钛矿太阳能电池表现出更优的器件二极管理想因子、更低的陷阱填充极限电压和更高的载流子复合电阻,这些结果证实了Fmoc-Ile-OH可有效钝化钙钛矿薄膜表面缺陷。最后,通过工艺条件优化,制得了转化效率为21.09%的高效钙钛矿太阳能电池器件,其性能远优于对照组器件的效率(18.00%)。
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；钝化 ；多官能团 ；氨基酸衍生物
被引量
6
摘要： 采用二维/三维(2D/3D)钙钛矿结构已被证明是提高钙钛矿太阳能电池综合性能的有效策略,但该策略通常要求表面2D修饰层厚度极薄致使其不能连续覆盖3D钙钛矿层,而未覆盖/修饰的3D钙钛矿表/界面则可能因仍然存在大量缺陷而影响器件性能。基于此,研发了一种简单有效的环己甲胺氢碘酸盐(CMI)+苯乙基碘化铵(PEAI)表/界面双重修饰策略,即利用PEAI修饰由CMI构建的2D/3D钙钛矿结构来实现更为充分的缺陷钝化和界面修饰。结果表明,CMI+PEAI双重修饰钙钛矿薄膜的表面粗糙度和缺陷态密度明显低于未处理和单一CMI表界面修饰的钙钛矿薄膜,分别降至11.3 nm和2.29×10^(15)cm^(-3),且该双重修饰方法将钙钛矿薄膜的光生载流子寿命提高至45.1 ns,并有效促进了钙钛矿/空穴传输界面处的电荷提取,最终使太阳能电池的性能参数得到明显提升。CMI+PEAI双重修饰太阳能电池的平均能量转化效率为20.12%±0.35%,明显优于未处理器件(16.79%±0.57%)及单一CMI表/界面修饰器件(18.81%±0.34%),同时也展现出了最佳稳定性。该研究提供了一种更为充分、有效的钙钛矿表界面修饰/钝化策略,有助于进一步提高钙钛矿太阳能电池的综合性能。
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；表/界面修饰 ；2D/3D结构 ；双重修饰 ；缺陷钝化
摘要： 近年来,钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)凭借其优异的光电性能、低廉的成本、相对简单的制备工艺和较高的能量转换效率(power conversion efficiency,PCE)等优点,吸引了大量研究人员的关注.其中,拥有良好的热、湿度稳定性和优异光电性能的全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池逐渐成为近年来的研究热点.尽管如此,由于难以找到一种能同时以高浓度溶解PbBr_(2)与CsBr的溶剂,全无机钙钛矿太阳能电池的CsPbBr_(3)薄膜通常使用两步旋涂法制备.在两步旋涂法中,采用水作为CsBr的溶剂,不仅可以提高CsBr在溶液中的溶解度,还可以减少对环境的破坏.然而,使用CsBr水溶液制备的CsPbBr_(3)太阳能电池存在钙钛矿薄膜不均匀、易有杂相生成、成膜不易控制等问题,这些问题将导致此类CsPbBr_(3)太阳能电池出现不良性能.基于此,本课题从绿色、提高钙钛矿薄膜结晶性出发,提出了一种高效简便的水溶液前驱体添加剂方法,使用NBA作为绿色添加剂,制备出的钙钛矿晶相更纯净,薄膜晶粒尺寸愈加均匀饱满,钙钛矿层更加致密光滑,光吸收与载流子寿命也更长的高性能器件.经过各项实验参数的探究,最终确定以1.175 mol L^(−1),NBA体积分数为5%的CsBr溶液、预加载时间15 s、退火温度250℃、退火时间15 min所制备的电池器件性能最优,其最高PCE为9.92%,开路电压(open-circuit voltage,V_(OC))为1.60 V,短路电流密度(short circuit current density,J_(SC))为7.23 mA cm^(−2),填充因子(fill factor,FF)为85.78%.
关键词: 全无机钙钛矿太阳能电池 ；CsPbBr_(3) ；溶剂工程 ；正丁醇 ；两步旋涂
被引量
5
摘要： 为进一步降低钙钛矿太阳能电池(PSCs)制备成本,提高其稳定性,需要可低温制备、稳定和高效的无机空穴传输层。本文利用太阳能电池模拟软件SCAPS-1D对基于CuS空穴传输层的钙钛矿电池进行电学仿真,探讨了吸光层的厚度和缺陷态密度、界面层缺陷态密度以及空穴传输层电子亲和能对太阳能电池性能的影响。从模拟结果可知,当钙钛矿薄膜的厚度为400 nm,吸光层和界面的缺陷态密度小于10-16 cm^(-3),且CuS的电子亲和能为3.3 eV时,电池性能较佳。优化后的电池性能如下:开路电压(V oc)为1.07 V,短路电流(J sc)为22.72 mA/cm^(2),填充因子(FF)为0.85,光电转换效率(PCE)为20.64%。本研究为基于CuS的高效钙钛矿太阳能电池的实验制备提供了理论上的指导。
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；CuS ；空穴传输层 ；数值模拟 ；界面 ；缺陷态密度
被引量
2
摘要： 目前,绝大多数高效有机-无机卤化物钙钛矿(OIHP)太阳能电池都是由多晶钙钛矿薄膜构成,这些多晶薄膜表面或晶界往往含有大量的缺陷,将导致光生载流子发生非辐射复合,并诱导OIHP材料分解,从而使器件的光电转换效率(PCE)和稳定性降低。本综述分析了钙钛矿太阳能电池的缺陷类型及缺陷对钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能的影响,详细介绍了通过钝化电极与传输层,或传输层与钙钛矿层间的界面缺陷以获得更高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能电池方面的研究进展,展望了钝化分子的设计思路及钙钛矿光伏商业化应用所面临的挑战。
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；有机-无机卤化物钙钛矿 ；界面缺陷 ；缺陷钝化 ；电子传输层 ；空穴传输层 ；光电转换效率
被引量
4
摘要： 有机-无机卤化铅钙钛矿多晶薄膜太阳能电池在近几年的研究中实现了光电转换效率的快速增长。然而,其多晶结构的活性层导致器件仍然遭受到表面和晶界位置缺陷引起的性能衰减。本研究借助两种有机氢碘酸盐,即苯乙基碘化胺(Phenethylammonium iodide,PEAI)和邻氟苯乙胺碘(2-Fluorophenylethylammonium iodide,o-F-PEAI),在CH3NH3PbI3钙钛矿多晶薄膜表面形成钝化层。扫描电子显微镜和原子力显微镜分析结果显示,PEAI和o-F-PEAI处理后的钙钛矿薄膜晶界被钝化层明显填充,表面粗糙度也显著下降。另外,荧光寿命成像分析结果显示钝化后的钙钛矿薄膜具有更多的光子数和更长的荧光寿命。上述结果表明,PEAI和o-F-PEAI诱导的钝化层可以有效抑制多晶薄膜表面和晶界位置的缺陷复合行为。因此,钝化后的倒置结构钙钛矿太阳能电池器件功率转换效率(Power conversion efficiency,PCE)可以达到21%。此外,o-F-PEAI钝化处理后的器件由于氟离子的作用表现出更好的器件稳定性。
关键词: 荧光寿命显微成像 ；倒置钙钛矿太阳能电池 ；表面钝化 ；PEAI ；o-F-PEAI
被引量
9
摘要： 为解决资源短缺和环境污染问题,太阳能电池应用研究引起了广泛的科学关注。在过去的十年间,钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为一种新型的电池技术得到了快速发展,逐渐成为目前商业化硅基太阳能电池最有力的竞争对手之一。然而,钙钛矿薄膜在低温溶液制备过程中会不可避免地形成缺陷,这些缺陷是严重制约PSCs光电转化效率与长期运行稳定性得到进一步提高的主要因素。利用功能化有机分子钝化钙钛矿薄膜表面及晶界处缺陷是提升电池性能及稳定性的有效手段。卟啉/酞菁金属配合物具有良好的稳定性和优异的光电特性,利用卟啉/酞菁金属配合物修饰钙钛矿薄膜是提高PSCs性能和稳定性的有效方法之一。本文综述了卟啉/酞菁金属配合物界面调控实现高效稳定PSCs组装的研究进展,并对其存在的问题及今后可能的发展方向进行了总结与展望。
关键词: 卟啉/酞菁金属配合物 ；界面修饰 ；钙钛矿太阳能电池
被引量
1
摘要： 钙钛矿量子点因具有发光谱线窄、发光效率高、发光波长可调谐等优异的光学性能,在照明、显示、激光和太阳能电池等领域得到了广泛研究。然而,钙钛矿材料的稳定性问题,一直制约着其在光电器件中的应用。其中,钙钛矿材料在空气中受潮易分解的不稳定性尤为突出,这将严重影响其发光性质。为此,研究人员采用多种手段来改善钙钛矿材料的稳定性。目前,常见的方法是将一些具有疏水性的聚合物材料(例如POSS,PMMA等)引入到钙钛矿纳米晶中,或将钙钛矿纳米晶嵌入到介孔二氧化硅材料中,避免钙钛矿纳米晶暴露于空气中破坏其结构,以此来增强钙钛矿材料的发光稳定性。此外,钝化处理钙钛矿纳米晶表面,也是改善钙钛矿发光稳定性的一种常用方法。这些方法虽然在一定程度上可以改善钙钛矿的发光稳定性,但是在与有机物合成的过程中不免会引入其他有机官能团,介孔二氧化硅的引入,其处理方式相对复杂,而对钙钛矿纳米晶表面的钝化处理会破坏材料的原有结构。以上问题,都会影响钙钛矿的发光性质,不利于其在光电器件中的应用。硅(Si)具有低成本、大尺寸、高质量、导电好等优点,常被选作钙钛矿量子点光电器件的衬底材料。但是,由于Si衬底长时间暴露于空气,其表面易形成一层具有硅烷醇基团(Si—OH)的亲水性薄膜,这将对硅基钙钛矿器件的稳定性产生影响。因此,对Si表面进行钝化处理,破坏其表面Si—OH键,可以降低衬底表面的亲水性,增强疏水性,从而提高钙钛矿材料在器件中的稳定性。本研究使用氢氟酸(HF)对Si衬底表面进行钝化处理,发现钝化处理后的Si衬底表面与水的接触角由50.4°逐渐增大至87.7°,表明Si衬底表面由亲水性逐渐转变为疏水性。利用场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM)测试发现,钝化处理后的Si衬底表面变粗糙,并且其表面上的CsPbBr3量子点(CsPbBr3QDs)相对于未处理表面的分散性较好。利用光致发光(PL)光谱研究不同钝化处理时间的Si衬底表面上的CsPbBr3QDs薄膜的发光性质。其中,处理与未处理的Si衬底表面上CsPbBr3QDs薄膜的PL积分强度随功率变化拟合值分别为1.12和1.203,表明其发光机制为激子发光。温度依赖性的PL光谱分析显示,随着温度的升高(10~300K),由于晶格热膨胀使CsPbBr3QDs带隙增大,发光峰位逐渐蓝移。并且,随着衬底钝化处理时间的增加,CsPbBr3QDs薄膜的发光热稳定性逐渐增强,最佳热稳定性可达220K。而时间依赖性的PL光谱则进一步说明,钝化处理后的Si衬底表面CsPbBr3QDs薄膜发光的时间稳定性逐渐增强,最高发光时间稳定性可达15d。因此,通过简单而有效的对Si衬底表面进行钝化处理,可以有效减少了Si表面亲水基团,提高CsPbBr3QDs薄膜的发光稳定性,为增强钙钛矿量子点在光电器件中的稳定性应用提供了新的研究思路。
关键词: 钝化 ；衬底 ；CsPbBr3量子点 ；稳定性 ；光致发光
摘要： 电子传输层是钙钛矿太阳能电池的重要功能层,其表面及内部缺陷是限制钙钛矿太阳能电池性能提升的重要一环.双电子传输层(双ETL)策略虽然可以改善电子在功能层之间提取与传输,但是双ETL内部存在的独立界面以及不同ETL材料晶胞不匹配问题导致了额外的非辐射复合.基于此,本文提出了将二[2-((氧代)二苯基膦基)苯基]醚(DPEPO)引入到SnO_(2)中设计混合电子传输层的策略,该策略在钝化SnO_(2)中本征缺陷的同时,可以避免由于额外界面的存在而导致的缺陷态,有效改善了电子的提取与传输.并且进一步实现了对钙钛矿薄膜的结晶调控,提升钙钛矿太阳能电池性能,最终收获了基于宽带隙钙钛矿太阳能电池21.53%的功率转换率,其中开路电压(V_(OC))达到了1.220 V,短路电流(J_(SC))为23.19 mA/cm^(2),填充因子(FF)高达76.11%.研究表明混合电子传输层策略可以有效优化载流子传输动力学,促进钙钛矿高质量结晶,对制备高性能太阳能电池具有一定指导意义.
关键词: 钙钛矿 ；太阳能电池 ；电子传输层 ；载流子复合 ；缺陷钝化
摘要： 近年来,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其优异的光电转换效率和低廉的制备成本引起了科研工作者的广泛关注,但钙钛矿薄膜中出现的大量缺陷严重制约了电池性能与工作稳定性的进一步提升.本文一方面总结了钙钛矿晶体中各类缺陷的形成过程与物理性质,并分析了各类缺陷对太阳能电池工作的影响;另一方面从界面钝化层出发,综述了以Lewis酸、Lewis碱、有机胺与铵盐、聚合物、金属氧化物、三维钙钛矿、石墨烯和无机盐等材料作为界面钝化层的钝化机制与钝化效果.通过对现有研究成果的分析,总结出有效的界面钝化思路与策略,为钙钛矿太阳能电池界面钝化领域的工作提供一定的参考.
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；缺陷 ；界面钝化 ；稳定性 ；光电转换效率
被引量
10
摘要： 对于钙钛矿太阳能电池而言,制备高质量的钙钛矿薄膜尤为关键。以N-二甲基甲酰胺(DMF)作为有机溶剂,基于一步旋涂法制备了钙钛矿太阳能电池吸光层CH_(3)NH_(3)PbI_(3)薄膜,研究了不同退火温度对CH_(3)NH_(3)PbI_(3)薄膜的晶体结构、微观形貌及吸光性能的影响,并以此制备出太阳能电池,测试了电池的光电性能。结果表明,退火温度的变化没有改变CH_(3)NH_(3)PbI_(3)薄膜的主相结构,但退火温度超过100℃后,DMF的挥发速率加快,残余PbI2的量增多,使得薄膜的纯度降低。随着退火温度的增加,CH_(3)NH_(3)PbI_(3)薄膜的晶粒尺寸持续增大,吸光度先增大后减小。当退火温度为100℃时,薄膜的晶粒尺寸分布均匀性最佳,具有较高的覆盖率,且吸光度达到最大,吸光性能最佳。CH_(3)NH_(3)PbI_(3)薄膜组装的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率随退火温度的增加先增大后降低,当退火温度为100℃时,电池的短路电流密度(Jsc)、填充因子(FF)和光电转换效率(PCE)均为最大值,分别为20.04 mA/cm^(2)、70.58%和15.38%,电池的光电性能最优。
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；CH_(3)NH_(3)PbI_(3)薄膜 ；退火温度 ；吸光性能 ；光电转换效率
被引量
5
摘要： 界面及晶界处存在的大量缺陷引起的非辐射复合阻碍了钙钛矿太阳能电池(PSCs)效率和稳定性的提高。本研究将一种双功能鎓盐,4-甲基苯磺酸吡啶鎓盐(PPTS)作为添加剂添加到钙钛矿前驱体溶液中。结果表明,由于4-甲基苯磺酸吡啶鎓盐分子中磺酸基团与Pb 2+相互作用,吡啶与I-相互作用,从而钝化缺陷,减少了非辐射复合损失。同时也调控钙钛矿薄膜的结晶,使得晶粒尺寸增大,结晶性提高。经过PPTS改性后,器件的开路电压(V OC)从1.03 V提升至1.07 V,填充因子(FF)从75%提升至78%。最终获得的太阳能电池光电转换效率(PCE)由19.41%提升至21.5%。
关键词: 钙钛矿 ；缺陷钝化 ；非辐射复合 ；鎓盐 ；结晶调控
摘要： 有机金属卤化钙钛矿得益于其优异的光电性能,如吸收系数高、迁移率高、载流子扩散距离远、实验室易于合成、稳定性较强等优点,成为大多数钙钛矿太阳能电池研究者的首选材料.但是钙钛矿薄膜在表面和晶界处不可避免地存在大量缺陷.一方面,这些缺陷会影响载流子的传输,降低器件效率;另一方面,空气中的水和氧气会通过缺陷态位置渗入钙钛矿层,导致钙钛矿分解.为了降低缺陷态对钙钛矿太阳能电池器件光伏性能的影响,该文将芘酸取代的硅酞菁(SiPc-Py-4)旋涂在钙钛矿吸光层与空穴传输层之间,对钙钛矿表面进行钝化,显著提高了太阳能电池效率,提高了器件稳定性.钝化后的器件效率从19.46%提高到20.72%.该工作为钙钛矿太阳能电池的界面修饰以及缺陷钝化提供了新思路.
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；界面修饰 ；硅酞菁 ；路易斯碱 ；缺陷钝化
被引量
3
摘要： 为钝化钙钛矿缺陷,采用2′-羟基苯乙酮(2-HA)以添加剂和表面改性剂的形式对钙钛矿薄膜进行二次处理,分析其对钙钛矿薄膜形貌、结构和性能的影响。结果表明:2-HA分子的羰基可以与钙钛矿中失配的铅离子形成配位键,从而钝化钙钛矿薄膜晶界处和表面的缺陷。2-HA作为添加剂可促进钙钛矿结晶,使得薄膜质量提升,提升了薄膜光吸收能力。同时,采用2-HA表面处理钙钛矿薄膜,可进一步减少了薄膜表面的缺陷。此外,位于钙钛矿表面的苯环增强了对空气水分的抵抗能力。因此,经过2-HA钝化作用的钙钛矿薄膜在开放空气环境中可制备高效的太阳能电池,光电转化效率达到17.69%,且长期稳定性得到提高。该研究为钙钛矿太阳能电池的商业化提供了一种简便的策略。
关键词: 2′-羟基苯乙酮 ；钙钛矿 ；太阳能电池 ；缺陷钝化 ；表面改性
被引量
1
会议时间： 2022-05-07
摘要： 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其较高的光电转换效率（PCE）和简单的制备工艺而备受关注[1]。目前,限制PSCs性能进一步提高的主要因素之一是钙钛矿型活性层中的缺陷[2]。本工作发展了一种有效的钙钛矿层的表面后处理方法,即使用双氟磺酰亚胺钾盐(Potassium bis（fluorosulfonyl）imide, KFSI)对钙钛矿薄膜表面进行后处理,达到了钝化钙钛矿缺陷,提高器件光伏性能并减小迟滞效应的效果。研究表明,KFSI中的S=O键、S-N键、带正电荷的K和带负电荷的FSI离子均可通过路易斯酸碱相互作用或者形成离子键对钙钛矿膜中的多个缺陷起到钝化作用。经过优化浓度的KFSI处理后,钙钛矿薄膜的陷阱密度从8.41×10 cm下降到3.97×10 cm,显著抑制了钙钛矿薄膜内部以及钙钛矿与空穴传输层界面的陷阱辅助非辐射复合。经KFSI处理的电池器件（Au为背电极）实现了～19%的PCE且迟滞现象减小,明显优于对照器件的17.22%。同时,所制备太阳能电池的性能可重复性显著提高。这项工作为钝化钙钛矿薄膜中的多种缺陷,进一步提高钙钛矿太阳能电池的性能提供了一种简便方法。
关键词: 钙钛矿太阳能电池 ；双氟磺酰亚胺钾盐 ；缺陷钝化 ；光伏性能
会议时间： 2019-05-25
摘要： 近几年全无机混合卤素CsPbIBr钙钛矿太阳能电池由于优异的光电性能和相对较好的结构稳定性受到越来越多的关注。然而混合卤化物钙钛矿对光诱导的卤化物偏析非常敏感,光照下易发生离子迁移,进而产生I富集与Br富集,使得电池器件性能下降;同时空穴传输材料Spiro-OMeTAD中的掺杂剂（TBP、Li）对器件性能稳定也具有不利作用,因此急需寻找简便有效的方法来解决全无机混合卤化物钙钛矿的光诱导降解问题。我们采用了氨基官能化聚合物（PN4N）作为阴极界面层以及非掺杂的空穴传输聚合物（PDCBT）替代Spiro-OMeTAD作为阳极界面层。PN4N界面层可以有效调节表面浸润性,实现了大晶粒、高结晶度的钙钛矿薄膜生长;同时PN4N层使得阴极界面处形成界面偶极子,降低了SnO的功函,PDCBT更深的HOMO能级在阳极处实现良好的能级匹配,二者共同促进了开路电压Voc的显著提高;另外,经实验测试和理论模拟计算,均得到了PN4N和PDCBT可以与钙钛矿晶体发生强烈的相互作用的结果,实现双界面协同钝化表面缺陷的作用并抑制CsPbIBr薄膜的光诱导卤化物分离。最终成功制备了高效率（>16%）、高光照稳定性的CsPbIBr无机混合卤化物钙钛矿电池（PVSC）,是所有无机PVSC报道中的最高效率之一,优化器件在连续1 Sun等效照射下持续400小时,效率只下降了10%。该工作对混合卤化物钙钛矿太阳能电池光稳定性的研究提供了新的思路。
关键词: 全无机钙钛矿太阳能电池 ；界面设计 ；高效 ；高光稳定性
会议时间： 2023-05-06
摘要： 锌黄锡矿CuZnSn（S,Se）（CZTSSe）薄膜太阳能电池作为新兴光伏器件的最有前途的候选者之一,由于其环境友好、无毒、元素储量丰富、带隙可调、高吸收系数(104cm)和其他优点,激发了全世界范围的研究兴趣。然而,虽然近期辛颢课题组和孟庆波课题组分别实现了13.0%和13.8%的最高光电转换效率记录,但也远低于其前身CIGS和SQ理论极限效率。较大开路电压亏损（VOC,def）是进一步提高CZTSSe光伏器件效率的主要障碍。有文献报道,CZTSSe晶体表界面存在缺陷态和表面态,晶体表面大量的不饱和阳离子悬挂键会导致界面载流子非辐射复合比较严重,从而导致较大的开路电压亏损。研究表明,氧化石墨烯（GO）通GO通常用于钝化钙钛矿薄膜表面的不饱和阳离子悬挂键,GO中的含氧官能团作为活性反应位点可以与钙钛矿表面暴露的不饱和Pb相互作用,形成Pb-O配位键,钝化钙钛矿的表面缺陷,减少界面处的非辐射复合。因此,在本研究中,通过将氧化石墨烯引入到硒化后的CZTSSe薄膜表面,作为CZTSSe的表面缺陷钝化层,从而达到饱和CZTSSe表面阳离子悬挂键缺陷和抑制界面载流子复合的目的。在最优氧化石墨烯分散液浓度、旋涂转速、退火温度和退火时间条件下,CZTSSe太阳能电池的VOC从465.70 mV提升到497.68mV,FF从62.97%提高到69.64%,从而使光伏器件的光电转换效率从10.50%提高到12.79%。
关键词: CZTSSe薄膜太阳能电池 ；氧化石墨烯 ；悬挂键 ；表面钝化
【会议论文】 •
会议时间： 2024-05-18
摘要： 铅锡混合钙钛矿材料具有较低的带隙,是组成全钙钛矿叠层太阳能电池的重要部分,其效率和稳定性对于全钙钛矿叠层太阳能电池的发展具有重要影响。当前,铅锡混合钙钛矿材料的稳定性相比于铅基钙钛矿材料仍具有较大差距,这主要是由于其内部的二价锡离子极易被氧化为四价锡离子,造成光电性能的衰退[1]。在三维钙钛矿的研究中,往往在其表面构建一层二维钙钛矿薄膜,充分利用二维钙钛矿材料较高的水汽耐受性,在钝化表面缺陷的同时提升钙钛矿电池的稳定性。面向铅锡混合钙钛矿抗氧化的二维钙钛矿材料相对较少。本研究在铅锡混合钙钛矿材料中引入多巴胺阳离子,在钙钛矿材料表面构建了一层还原性二维钙钛矿层,提升钙钛矿电池的效率和稳定性。多巴胺阳离子具有强还原性,可以将氧化后的四价锡离子还原为二价锡离子,显著降低钙钛矿材料中的四价锡离子浓度。同时,多巴胺阳离子和钙钛矿材料之间相互作用钝化了钙钛矿薄膜表面缺陷,提升载流子寿命。此外,该还原性二维钙钛矿层和三维钙钛矿基体形成异质结,增强了载流子提取能力。基于该还原性二维钙钛矿钝化层的铅锡混合钙钛矿电池获得了22.31%的效率。在还原性二维钙钛矿层的保护下,钙钛矿器件在氮气环境下连续工作1000后仍保持86%的初始效率,表现出优良的稳定性。本工作为提升铅锡混合钙钛矿电池的效率和稳定性提供了一种新思路。
关键词: 二维钙钛矿 ；多巴胺 ；窄带隙钙钛矿 ；钝化
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