Adv.Energy.Mater.:稳定高效的聚合物掺杂钙钛矿电池|法甲下注官网

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法甲下注官网_【章节】如今钙钛矿电池效率早已超过21.1%,早已多达了商业化的晶硅太阳能电池,但是由于器件不存在稳定性劣等问题,相当严重妨碍了其商业化的进程。钙钛矿电池中的每一层结构对器件性能的影响都十分大。在钙钛矿层中,钙钛矿晶粒内部的缺失态很少,因此载流子在钙钛矿晶粒内部的填充可以忽略不计。

但是,载流子填充与材料水解的却常再次发生在钙钛矿的晶界和钙钛矿薄膜表面上,相当严重制约了器件的稳定性与效率。为了提升器件的效率与稳定性,一般通过减少钙钛矿颗粒尺寸来增大晶界数量来提高器件的效率,同时通过表面腐蚀的方式来提升器件的环境稳定性。研究找到,在前驱体中重新加入高分子聚合物材料,可以取得形态和结晶度较好的钙钛矿型薄膜。

同时长链的聚合物可以构成网状薄膜使钙钛矿与水氧阻隔。然而,这里有两个主要的问题仍没被系统的研究过:1.钙钛矿/聚合物表面知道不存在明显的电荷转移吗?2.如果有,否真为对器件性能不利?【成果概述】近日,陕西师范大学陕西师范大学刘忠生教授和靳志文博士(联合通讯作者)在AdvancedEnergyMaterials上公开发表了一篇取名为“PolymerDopingforHigh-EfficiencyPerovskiteSolarCellswit法甲下注官网hImprovedMoistureStability”的文章。在这次研究中,研究者用于了多种聚合物来对钙钛矿展开掺入。

研究找到,所有聚合物都能对钙钛矿展开有效地的腐蚀,与聚合物的带隙牵涉到。用于聚合物掺入的器件需要提高10%的效率,从17.43%减少至19.19%,器件的稳定性也获得提高。【图文概述】图1:器件结构图、横截面SEM和能带图,聚合物的分子式与能带图(a)。钙钛矿太阳能电池结构图;(b)。

钙钛矿太阳能电池横截面SEM图;(c)。钙钛矿太阳能电池能带图;(d)。

所用于到的聚合物的分子式;(e)。聚合物的能带图。

图2:掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的结构密切相关图(a-e)。掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的AFM图;(f-j)。

掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的SEM俯视图;(k-o)。掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的SEM侧视图。

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图3:掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的性能密切相关图(a)。掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的XPS序;(b)。掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的UPS序;(c)。掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的XRD序;(d)。

掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的吸取序;(e)。掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜的PL序;(f)。

掺入有所不同浓度J71聚合物的钙钛矿薄膜电池的J-V曲线。图4:掺入有所不同聚合物的钙钛矿薄膜的性能密切相关图(a)。

掺入有所不同聚合物的钙钛矿薄膜的XPS序;(b)。掺入有所不同聚合物的钙钛矿薄膜的UPS序;(c)。

掺入有所不同聚合物的钙钛矿薄膜的XRD序;(d)。掺入有所不同聚合物的钙钛矿薄膜的吸取序;(e)。掺入有所不同聚合物的钙钛矿薄膜的PL序;(f)。掺入有所不同聚合物的钙钛矿薄膜电池的J-V曲线。

图5:并未掺入器件与J71掺入优化后的器件性能对比(a)。对比器件的正反洗J-V曲线;(b)。对比器件的EQE曲线;(c-f)。

对比器件各所取25个器件的Jsc(c)、Voc(d)、FF(e)和PCE(f)的统计资料产于。图6:并未掺入聚合物与掺入J71聚合物器件对比稳定性测试与其他性能测试(a)。0.9V偏压下,对比器件的效率与时间的关系曲线;(b)。

并未PCB对比器件的空气老化时间;(c)。掺入J71与未掺入的钙钛矿薄膜的核磁共振序;(d)。暗电流拐点测试,插画为器件结构;(e)。两种薄膜沉积在TiO2/FTO上的时间辨别荧光光谱;(f)。

交流电阻曲线。【小结】研究指出,对钙钛矿薄膜展开聚合物掺入可以有效地提升器件的性能。聚合物掺入使得钙钛矿薄膜的陷阱态密度大大降低,腐蚀效果获得提高,使太阳能电池效率提升到19.19%,避免了J–V的延缓现象,并且展现出出有更为出色的稳定性。-法甲下注官网。

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