器件內(nèi)的缺陷和較差的電荷傳輸動力學(xué)是阻礙光伏性能和穩(wěn)定性提高的關(guān)鍵問題。開發(fā)簡便可行的策略來同步鈍化電荷傳輸層、鈣鈦礦薄膜及其界面的缺陷,以及精確調(diào)整能級結(jié)構(gòu),是解決上述問題的必由之路。鑒于此,2022年8月27日吉林師范大學(xué)楊麗麗&楊景海團(tuán)隊(duì)于CEJ刊發(fā)針對高效穩(wěn)定的平面鈣鈦礦太陽能電池的全方位缺陷鈍化策略的研究成果,為鈣鈦礦薄膜和雙邊界面開發(fā)了一種協(xié)同鈍化策略,以提高器件性能。首先,采用適量的苯乙基氯化銨對二氧化錫電子傳輸層進(jìn)行改性。-NH2中的N原子與Sn4+的絡(luò)合反應(yīng)改善了SnO2納米粒子的團(tuán)聚和SnO2 電子傳輸層的薄膜質(zhì)量。Cl-離子的存在不僅有效地填充了SnO2電子傳輸層中的氧空位,而且還參與調(diào)節(jié)鈣鈦礦薄膜的晶體生長動力學(xué),從而改善界面處的電子傳輸性能。隨后,將p型導(dǎo)電材料N,N'-Bis-(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB)引入在鈣鈦礦薄膜制備過程中加入反溶劑氯苯,進(jìn)一步調(diào)節(jié)晶體質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)全范圍缺陷鈍化。特別是,NPB的引入有助于在上層鈣鈦礦薄膜和Spiro-OD空穴傳輸層之間構(gòu)建梯度異質(zhì)結(jié),從而減少界面附近空穴載流子的積累,進(jìn)一步抑制器件的電流-電壓滯后行為。此外,NPB的疏水性和全方位的缺陷鈍化極大地提高了器件的濕度和熱穩(wěn)定性。最后,在抑制滯后和增強(qiáng)的長期穩(wěn)定性的情況下,獲得了21.88%的高功率轉(zhuǎn)換效率。這項(xiàng)工作突出了全范圍缺陷鈍化對電荷傳輸層、鈣鈦礦吸收層和界面電荷傳輸特性的作用,為構(gòu)建高性能和穩(wěn)定的鈣鈦礦器件提供了新的概念。
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