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Solar RRL:界面工程調控提高鈣鈦礦太陽能電池器件氧穩定性
2019-07-24 11:23:05 | 【 【打印】【關閉】

  有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池由于其高的光電轉化效率高、活性層材料廉價易得、可溶液加工易制備等優點引起了科研工作者的廣泛關注。經過短短幾年的發展,其認證效率已超過24%。然而器件穩定性仍然是限制其商業化進程的重大問題。器件長期暴露在空氣中,不僅會跟空氣中的水分子發生反應,而且會跟空氣中的氧分子發生反應生成超氧化物。進一步,鈣鈦礦會和超氧化物發生不可逆反應,造成器件性能不可逆轉的衰減。而這種氧分子引起的降解常常被人們忽略。

  基于此,蘇州大學李永舫院士團隊的李耀文教授等人將親水性富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C61-丁酸-(3,4,5-三(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙氧基)苯基)甲醇酯(PCBB-OEG)作為添加劑同時定性。研究發現,PCBB-OEG不僅可以促進光生電子在鈣鈦礦薄膜中的傳輸,同時還可以加速電子傳輸層PCBM對光生電子的抽提,光生電子的快速傳出可以減少與空氣中氧氣分子反應的概率,因此會極大的減少薄膜中引起鈣鈦礦薄膜降解的“元兇”——超氧化物的生成。因此,器件的氧氣穩定性會得到提高。最終基于pero-0.1/PCBM:PCBB-OEG的器件的效率高達20.49%,未封裝器件在濕度為50%的環境下保存60天仍有98%的效率。除此以外,作者還研究了未封裝器件在連續光照下(連續光照可以加速超氧化物的生成以及器件的降解)的穩定性,發現其穩定性也得到了極大地提高。這些數據充分證明了親水性富勒烯材料PCBB-OEG在太陽能電池穩定性方面有著巨大的應用前景,該工作也為提高鈣鈦礦太陽能電池器件穩定性提供了新的思路。

 

 

  圖1.(a-c)隨著時間的演變pero-pristine薄膜的表面SEM圖;(d-f)隨著時間的演變pero-0.1薄膜的表面SEM圖;(g)隨著時間的演變pero-pristine薄膜XRD圖;(h)隨著時間的演變pero-0.1薄膜XRD圖;

   

 

  圖2.(a)HE探針熒光強度變化過程;(b)隨著時間的演變pero-0.1/PCBM:PCBB-OEG器件穩定性圖(~50%濕度的空氣中,未封裝),內部:PCBB-OEG提高器件穩定性機理示意圖。

  相關工作發表在國際期刊Solar RRL(DOI: 10.1002/solr.201900249)上。 

  文章來源:MaterialsViews中國

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