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出手就是Science,Michael Grätzel又造了一个>20%的低成本钙钛矿太阳能电池!

纳米人  · 公众号  ·  · 2017-09-29 11:08

正文

Spiro-OMeTAD 2,2',7,7'- - (二甲氧基二苯胺) - 螺芴,作为优异的空穴传输材料,在高效钙钛矿太阳能电池中得到广泛应用。其主要问题在于: 1 )成本高; 2 )空穴迁移率偏低; 3 薄膜 稳定性不佳 。因此,极大地阻碍了有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的规模化应用。

p 型半导体材料 CuSCN 为代表的无机铜盐,由于储量丰富,成本较低,具有良好的导电性、空穴迁移率、热稳定性以及脱溶剂成膜性,逐渐进入研究人员的视野,用于提高 Spiro-OMeTAD 的稳定性。但是,以 Spiro-OMeTAD 作为空穴传输材料,成本还是居高不下。更主要的是,在高功率以及热稳定性方面还是存在不足。


1. 利用铜盐掺杂 Spiro-OMeTAD 空穴传输层的空穴迁移率和稳定性

Meng Li, Zhao-Kui Wang, Liang-Sheng Liao et al. Copper Salts Doped Spiro-OMeTAD for High-Performance Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1601156.

有鉴于此, M. Ibrahim Dar Michael Grätzel 等人报道了一种以 CuSCN 为空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,可以在降低成本的情况下,稳定实现 >20% 的转化效率。


图2.原始钙钛矿以及CuSCN成膜后钙钛矿的形貌表征

总体来说,这项研究工作的重点在于:

1 )使用 CuSCN 作为为空穴传输材料,降低了钙钛矿太阳能电池整体成本,提高空穴迁移率和热稳定性,实现 >20% 的效率。

2 )发明了一种溶剂法 CuSCN 沉积工艺,使 CuSCN 可以均匀沉积在 CsFAMAPbI 3-x Br x (MA=CH 3 NH 3+ , FA= CH(NH 2 ) 2+ ) 钙钛矿层,而所使用的二乙基硫溶剂又不会影响钙钛矿层的质量。

3 )在 CuSCN Au 之间加入具有良好导电性的还原氧化石墨稀空间层, 避免 CuSCN/Au 界面的劣化, 使工作稳定性提高,在 60 ℃连续工作 1000







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