2021 Adv. Funct. Mater. (IF 18.808):克服准二维钙钛矿太阳能电池电压损失! 热老化前体溶液的应用

SS-X 太阳光模拟器使效率突破成为可能!

因精准才能顶尖!

FTPS系统让太阳能电池的Voc损耗分析变得触手可及!

  Advance Functional Materials (IF 18.808) 于2021年9月刊登一个研究。虽然3D 钙钛矿太阳能电池 (perovskite solar cell, PSC) 的功率转换效率 (power conversion efficiency , PCE) 已提高至25.5%,但其稳定性不佳不利于商业化。Ruddlesden-Popper准二维钙钛矿由于具有材料稳定性和可调性的优点,有望成为替代传统3D钙钛矿的候选材料。然而,准二维PSC有高电压损失的问题,导致PCE仍落后于3D PSC。此处,研究团队通过使用热老化前体溶液 (thermal-aged precursor solution, TAPS) 来减轻准2D PSC中的电压损失。

  研究团队使用光焱科技的太阳光模拟器、QE-R量子效率测量系统、FTPS傅里叶转换光电流系统与其他仪器协助量测。结果发现,基于带隙≈1.60 eV(AA)2MA4Pb5I16 (n=5)准二维钙钛矿吸收体,得到了1.24V创纪录的开路电压并将PCE提升至18.68%

Enlitech’s solar simulator, QE-R Quantum Efficiency Measurement system, Fourier Transform Photocurrent System (FTPS) and other instruments were used in this study to assist in the measurement. It is found that based on the (AA)2MA4Pb5I16 (n=5) quasi-2D perovskite absorber with a bandgap of≈1.60 eV, a record-high open-circuit voltage of 1.24V is obtained and the PCE is increased to 18.68%.

(a)本研究中使用的具有 p-i-n 结构的钙钛矿太阳能电池的料件架构示意图。

Photovoltaic parameter Quasi-2D Perovskite Solar Cell

用 FPS 和 TAPS 制备的最佳 (AA)2MA4Pb5I16 太阳能电池的光伏参数。

FPS TAPS PCE Perovskite Solar Cell

  藉由阐明料件性能与薄膜质量之间的关系,发现降低非辐射复合损失、ΔVoc、nonrad对于增强Voc和提高PCE至关重要。从机制上讲,使用热老化溶液处理,可以有利地诱导胶体聚集以减少成核位点的数量。最后可以获得具有紧凑形态、优先晶体取向和低陷阱密度的高质量准二维钙钛矿薄膜。另外重要的是,随着薄膜质量的提高,PSC的热稳定性能得到显著改善,这主要归功于由离子迁移引起的银电极腐蚀得到有效的抑制。此研究开辟一条新的加工途径,可实现高效稳定的钙钛矿光伏器件和实际的能量转换应用。

  光焱科技量子效率测量系统除了用于太阳能电池的 EQE (External Quantum Efficiency) 光谱分析,同时对于太阳能电池在太阳光模拟器下的短路电流,也提供了 Jsc (short-circuit current density) 的比对,以证明实验的真确性。而太阳光模拟器与 KA-6000 软件,也同时提供了短路电流对时间变化的监控,以证明太阳能电池的稳定!

Irradiation intensity Voc characteristics FPS TAPS solar cell

(a) 基于 FPS 和 TAPS 的太阳能电池的辐照强度相关 Voc 特性。(b) 在基于 FPS/TAPS 的太阳能电池上测量的电致发光的 EQE。 插图:在正向偏压状态下运行的基于 TAPS 的太阳能电池的 EL 图像。

本文关键词:准二维钙钛矿太阳能电池、quasi-2D perovskite solar cell、热老化溶液处理、hermal-aged precursor solution、电压损失、voltage loss、太阳光模拟器、Solar Simulator、量子效率、Quantum Efficiency、FTPS、Sun Simulator

原文: https://doi.org/10.1002/adfm.202107675

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