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多功能聚合物调节SnO2纳米晶提高钙钛矿太阳能电池稳定性

时间:2020-10-16 14:33:05       浏览:67

多功能聚合物调节SnO2纳米晶提高钙钛矿太阳能电池稳定性

 

西安瑞禧生物科技有限公司是国内知名的嵌段共聚物合成厂家,西安瑞禧生物科技有限公司提供各种不同的聚合物的嵌段共聚,支持网上订购,现货包邮。

 

钙钛矿型太阳能电池具有高功率转换效率(PCE)简易的溶液制备工艺平面结构的PSCs可用低温(≤150℃)溶液基工艺制造,使其即节能又可与柔性基板兼容的工艺。通过改善SnO2 ETL和钙钛矿层之间的界面接触,提高了平面PSCs的效率和稳定性。引入一种生物聚合物(肝素钾,HP)来调节SnO2纳米晶的排列,并诱导钙钛矿的垂直定向生长。相应地,基于SnO2-HP的器件在刚性衬底上的平均效率为23.03%,增强的开路电压(VOC)1.162V,并且具有较高的再现性。

由于加强了界面结合,器件获得了很高的运行稳定性,在1个太阳光照强度下,在最大功率点运行1000 h后仍保持97%的初始性能(功率转换效率,PCE>22%)。此外,HP改性的SnO2 ETL在柔性和大面积器件中具有广阔的应用前景。

 

图一、SnO2胶体分散体的稳定化及器件制作

 

(a)分散液中SnO2纳米晶体的分布,薄膜中SnO2纳米晶体的排列以及有无HP的SnO2薄膜上钙钛矿层的晶体生长示意图。

(b)有无HP的新鲜和老化SnO2胶态分散体的数字图像,以及相应的DLS光谱。

(c)有无HP的SnO2纳米晶体的TEM图像。

(d)SnO2SnO2-HP薄膜的GIXRD图。

(e)沉积在SnO2SnO2-HP薄膜上的钙钛矿层的横截面SEM图像和GIXRD图。

 

图二、SnO2HP的相互作用及其对钙钛矿层的影响

 

 

(a)SnO2SnO2-HP和HP薄膜的FTIR光谱,比较了归属于C=O和S=O的信号。

(b)SnO2SnO2-HP膜的XPS光谱,比较了Sn(3d3/23d5/2)的峰。

(c)SnO2-HP纳米晶体的TEM元素图分析。

(d-e)ITO、ITO/SnO2ITO/SnO2-HP上钙钛矿层的稳态和TRPL光谱。

 

 

图三、基于SnO2SnO2-HP的平面PSCs的器件性能


(a)分散液中SnO2纳米晶体的分布,薄膜中SnO2纳米晶体的排列以及有无HP的SnO2薄膜上钙钛矿层的晶体生长示意图。

(b)有无HP的新鲜和老化SnO2胶态分散体的数字图像,以及相应的DLS光谱。


 

图四、器件的长时间稳定性


(a)对基于SnO2和SnO2-HP的高性能平面PSCs器件在恒定的模拟太阳光照(100 mW cm-2)条件下(不含紫外截止滤波器)连续跟踪1000小时的最大功率点(MPP)

(b)SnO2SnO2-HP为ETL作为弯曲周期函数的柔性平面PSCs的PCE演化。


用于稳定SnO2胶体分散和沉积SnO2纳米晶有序排列的薄膜的HP生物聚合物。这种策略能够通过诱导混合阳离子钙钛矿的垂直定向生长来加强ETL和钙钛矿层之间的界面接触。相应地,基于SnO2-HP的平面PSCs在刚性基板上的平均效率超过23%,在柔性基板上的平均效率为19.47%。此外,在1个太阳光照强度下,电池在其MPP上的工作稳定性也很高,这为平面PSCs的ETL和界面的改进提供了一种简便易行的方法,使其成为高效、稳定的钙钛矿光电器件。

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