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科學新知:2022 Small, 如何提升倒置三陽離子鈣鈦礦太陽能電池之介面穩定性?

  研究者們於2022年在Small發表一篇研究。目前,鈣鈦礦太陽能電池大致可以分為正置(n-i-p)結構和倒置(p-i-n)結構兩大類。倒置結構的鈣鈦礦太陽能電池(PSC)以其卓越的器件穩定性、結構簡單、可低溫加工等聞名。然而,基於氧化鎳(NiOx)襯底,鈣鈦礦薄膜的無序結晶和底部界面不穩定性仍然是影響PSC功率轉換效率(PCE)的主要因素。

  此篇研究,引入了硫代嗎啉1,1-二氧化物碘化鉛(Td2PbI4)的2D鈣鈦礦為模板,透過自下而上的生長方法,製備具有高晶體取向和大晶粒尺寸的3D過氧化物薄膜。透過將TdCl添加到前驅體溶液中,使預結晶的2D Td2PbI4晶種可以在底部界面累積,降低成核的障礙,並為3D鈣鈦礦薄膜的生長提供模板,在結晶過程中具有更好的(100)取向和減少缺陷。此外,底部介面的2D Td2PbI4也阻礙了介面的氧化還原反應,降低了埋藏介面上的空穴提取障礙。結果發現:

  1. Td-0.5 PSC實現了22.09%的PCE和1.16V的開路電壓。
  2. 此外,Td-0.5 PSCs顯示出極高的穩定性,在N2環境中的最大功率點工作條件下,連續照耀500小時後,仍能保持其初始PCE的84%。

這項工作為提高NiOx襯底上倒置PSC的性能鋪平了道路。

Td-0.5 PSC achieves 22.09% PCE and 1.16V open-circuit voltage

Td-0.5 PSC實現了22.09%的PCE和1.16V的開路電壓。

Td-0.5 PSC JV EQE PCE
J–V curves of perovskite films with TdCl treatment at different molar concentration under AM 1.5G 100 mW cm2 illumination

在 AM 1.5G 100 mW cm2 照明下,不同摩爾濃度下 TdCl 處理的鈣鈦礦薄膜的 J-V 曲線。

本文關鍵字:倒置鈣鈦礦太陽能電池、Inverted-structure perovskite solar cell、結晶、crystallization、前驅體溶液、precursor solution

原文: https://doi.org/10.1002/smll.202203886

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