氧化锡(
)胶体纳米颗粒和钙钛矿前驱体的不可控沉积对提高钙钛矿太阳能电池(PSCs)的效率和稳定性提出了挑战。通过改性电子传输层(ETL)不仅可以增强其性能,还能影响上层钙钛矿层的结晶动力学。
本研究
上海电力大学Yanan Wang, Xiaolin Liu, Jia Lin和Hexing Li
等人采用具有空间相反电荷的链状表面活性剂对 ETL 进行改性。研究发现,碳链的柔韧性引起的分子构象变化会导致海胆状结构的坍塌,从而影响钝化效果和
的沉积。由于短链表面活性剂的构象更加稳定,
胶束中的完全伸展碳链形成了稳定的海胆状结构,建立了更强的聚集屏障,确保了均匀沉积。ETL 中有序分布的分子使得功能基团充分暴露在 ETL 表面,并促进了层间改性。这种方法增强了层间钝化,缓解了界面拉伸应力,促进了层间接触,并延长了钙钛矿的加工窗口,从而确保了高性能 PSCs 的实现。
最终,优化的 ETL 基底策略将 PSC 器件的效率从 22.21% 提升至 24.12%,并显著提高了未封装器件在各种条件下的稳定性,为 ETL 改性工程提供了新的选择。
文章亮点总结
表面活性剂改性提升 ETL 性能
:通过引入具有空间相反电荷的链状表面活性剂,显著改善了
电子传输层的均匀性和电导率,减少了缺陷,提升了钙钛矿太阳能电池的性能。
钙钛矿结晶动力学优化
:改性后的 ETL 基底促进了钙钛矿层的均匀结晶,减少了晶界缺陷,延长了钙钛矿的加工窗口,从而提高了器件的效率和稳定性。
高效稳定的钙钛矿太阳能电池
:通过表面活性剂改性,钙钛矿太阳能电池的效率从 22.21% 提升至 24.12%,并且在未封装条件下表现出显著的稳定性,尤其是在湿度和光照条件下的长期稳定性得到了显著改善。
L. Sun, T. Wang, Y. Wang, G. Li, Z. Deng, S. Sun, H. Tan, X. Wang, J. Chen, L. Peng, X. Liu, J. Lin, H. Li, Enhanced Performance and Stability of Perovskite Solar Cells Through Modification of SnO2 Electron Transport Layer with Stable Conformation Surfactant. Adv. Energy Mater. 2025, 2405581.
https://doi.org/10.1002/aenm.202405581
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