南科大丘龙斌课题组Nano Energy:介电层和ALD SnOX钝化钙钛矿界面实现高效稳定钙钛矿太阳能电池和模组对于反式钙钛矿太阳能电池,电子传输层与金属电极之间的界面由于功函数的差异形成接触势垒会严重影响界面处电荷的注入和提取。PCBM作为电子传输层与高功函数的金属接触时,电荷会向金属扩散,形成向上弯曲的界面能级和肖特基势垒,严重阻碍金属电极对电子的提取。为了降低接触势垒,多种缓冲层被引入电子传输层/金属电极界面,提高器件的FF,如BCP,LiFPG电子官方App下载,硅烷,ZnO,离子液体以及罗丹明衍生物。其中,BCP作为空穴阻挡层广泛用于反式钙钛矿太阳能电池中,其改善了电子传输层与金属电极的接触,显著提升了阴极界面处电子的收集率。然而,由于BCP的结晶速度快,容易在PCBM的表面聚集,形成,从而影响器件的光电性能。此外,薄的BCP缓冲层不能抑制钙钛矿中卤素离子向金属电极迁移,造成金属的腐蚀。
因此,寻找一种不仅可阻挡空穴的传输且可以抑制卤素离子迁移的缓冲层具有重要的意义。此外,由于钙钛矿材料中含有多种类型的缺陷,导致单一钝化剂已经不能完全钝化钙钛矿界面所有缺陷,因此,同时采用多种钝化材料是一种更加有效的获得高效率太阳能电池的方法。
科大丘龙斌课题组提出了介电层Al2O3,PEABr/PMMA以及致密SnOx分别修饰钙钛矿埋底界面、表面以及阴极界面的策略。介电层Al2O3和PEABr/PMMA可以减少界面的缺陷态,抑制界面的非辐射复合。此外,致密的SnOx可以减少电荷在阴极界面的积累,抑制银离子和碘离子的迁移,提高器件的开路电压和热稳定性。最终实现25.70%的效率和86.41%的填充因子。采用该策略,模组(活性面积13.68 cm2)的效率可以达到21.56%。
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