科學新知: 2022 Advanced Materials (IF30.849 ): 三元錫(II)合金如何作為錫-鉛鈣鈦礦太陽能電池的 空穴傳輸層而達到高效率且穩定?
錫鉛 (Sn-Pb) 窄帶隙 (NBG) 鈣鈦礦在單結和全鈣鈦礦串聯太陽能電池中都顯示出巨大的潛力。 然而現今Sn-Pb鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的發展仍然受到電荷收集效率低和穩定性差的限制。
Advanced Materials 在2022年9月刊登了一項研究: SnOCl 的三元 Sn (II) 合金作為 Sn-Pb PSCs 的空穴傳輸材料 (HTM)，其功函數為 4.95 eV。溶液處理後的 SnOCl 層具有紋理結構，不僅降低了器件的光學損耗，而且改變了 Sn-Pb 鈣鈦礦的晶粒生長，並將載流子擴散長度提高到 3.63 μm。在 HTM/鈣鈦礦界面處小鈣鈦礦晶粒的形成受到抑制。這些導致在 Sn-Pb 鈣鈦礦的吸收光譜中量子效率幾乎恆定為 96 ± 2%。 SnOCl HTM 顯著提高了 Sn-Pb PSCs的穩定性，在 1 個太陽光照射 1,200 小時後仍保持 87% 的初始效率，並在 85°C 熱應力 1,500 小時下保持 85% 的效率。
混合 HTM 進一步將單結 Sn-Pb PSCs和全鈣鈦礦串聯太陽能電池的穩定效率分別提高到 23.2% 和 25.9%。這一發現為多組分金屬合金作為HTM 在 PSCs中開闢了道路。
圖1. SnOCl 空穴傳輸層 (HTM) 的製造。 (a) 電流密度-電壓使用由 SnCl2 前體製成的 SnOCl 的 Sn-Pb 鈣鈦礦太陽能電池 (PSC) 的 (J-V) 曲線具有不同 PH 值的溶液。 SnCl2溶液的PH值通過加入NaOH來控制以不同的百分比。 (b) 使用 SnOCl 的 Sn-Pb PSCs 的 J-V 曲線在不同溫度下退火在充滿 N2 的手套箱中，溫度從 RT (~27 °C) 到 150 °C。光伏（PV）所有 Sn-Pb PSCs 的參數（8 mm2
設備面積為 5.9 mm2
光掩模）被確定通過在 0.05 V s-1 反向掃描下的 J-V 測量.
圖2. SnOCl 作為 HTM 在 Sn-Pb PSC 中的厚度優化。光伏參數使用 SnOCl 作為 HTMs 的 Sn-Pb PSCs 的統計數據，這些 HTMs 由 SnCl2
溶液製成濃度。為每個音樂會製作 12 台設備以供統計。 PV 參數為所有的 Sn-Pb PSC（8 mm2設備面積為 5.9 mm2光掩模）由J-V確定在 0.05 V s-1 反向掃描下測量。
圖3. 使用 PEDOT:PSS 的冠軍全鈣鈦礦串聯太陽能電池的 J-V 曲線並且只有 SnOCl 作為反向掃描下的 NBG 子電池的 HTM。
本文關鍵字: 鈣鈦礦太陽能電池/穩定性/全鈣鈦礦串聯太陽能電池
原文: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202205769
