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      多功能聚合物調節SnO2納米晶提高鈣鈦礦太陽能電池穩定性

      時間:2020-10-16 14:33:05       瀏覽:645

      多功能聚合物調節SnO2納米晶提高鈣鈦礦太陽能電池穩定性

       

      西安瑞禧生物科技有限公司是國內知名的嵌段共聚物合成廠家,西安瑞禧生物科技有限公司提供各種不同的聚合物的嵌段共聚,支持網上訂購,現貨包郵。

       

      鈣鈦礦型太陽能電池具有高功率轉換效率(PCE)簡易的溶液制備工藝。平面結構的PSCs可用低溫(≤150℃)溶液基工藝制造,使其即節能又可與柔性基板兼容的工藝。通過改善SnO2 ETL和鈣鈦礦層之間的界面接觸,提高了平面PSCs的效率和穩定性。引入一種生物聚合物(肝素鉀,HP)來調節SnO2納米晶的排列,并誘導鈣鈦礦的垂直定向生長。相應地,基于SnO2-HP的器件在剛性襯底上的平均效率為23.03%,增強的開路電壓(VOC)1.162V,并且具有較高的再現性。

      由于加強了界面結合,器件獲得了很高的運行穩定性,在1個太陽光照強度下,在最大功率點運行1000 h后仍保持97%的初始性能(功率轉換效率,PCE>22%)。此外,HP改性的SnO2 ETL在柔性和大面積器件中具有廣闊的應用前景。

       

      圖一、SnO2膠體分散體的穩定化及器件制作

       

      (a)分散液中SnO2納米晶體的分布,薄膜中SnO2納米晶體的排列以及有無HP的SnO2薄膜上鈣鈦礦層的晶體生長示意圖。

      (b)有無HP的新鮮和老化SnO2膠態分散體的數字圖像,以及相應的DLS光譜。

      (c)有無HP的SnO2納米晶體的TEM圖像。

      (d)SnO2SnO2-HP薄膜的GIXRD圖。

      (e)沉積在SnO2SnO2-HP薄膜上的鈣鈦礦層的橫截面SEM圖像和GIXRD圖。

       

      圖二、SnO2HP的相互作用及其對鈣鈦礦層的影響

       

       

      (a)SnO2、SnO2-HP和HP薄膜的FTIR光譜,比較了歸屬于C=O和S=O的信號。

      (b)SnO2SnO2-HP膜的XPS光譜,比較了Sn(3d3/2,3d5/2)的峰。

      (c)SnO2-HP納米晶體的TEM元素圖分析。

      (d-e)ITO、ITO/SnO2ITO/SnO2-HP上鈣鈦礦層的穩態和TRPL光譜。

       

       

      圖三、基于SnO2SnO2-HP的平面PSCs的器件性能


      (a)分散液中SnO2納米晶體的分布,薄膜中SnO2納米晶體的排列以及有無HP的SnO2薄膜上鈣鈦礦層的晶體生長示意圖。

      (b)有無HP的新鮮和老化SnO2膠態分散體的數字圖像,以及相應的DLS光譜。


       

      圖四、器件的長時間穩定性


      (a)對基于SnO2和SnO2-HP的高性能平面PSCs器件在恒定的模擬太陽光照(100 mW cm-2)條件下(不含紫外截止濾波器)連續跟蹤1000小時的最大功率點(MPP)。

      (b)SnO2SnO2-HP為ETL作為彎曲周期函數的柔性平面PSCs的PCE演化。


      用于穩定SnO2膠體分散和沉積SnO2納米晶有序排列的薄膜的HP生物聚合物。這種策略能夠通過誘導混合陽離子鈣鈦礦的垂直定向生長來加強ETL和鈣鈦礦層之間的界面接觸。相應地,基于SnO2-HP的平面PSCs在剛性基板上的平均效率超過23%,在柔性基板上的平均效率為19.47%。此外,在1個太陽光照強度下,電池在其MPP上的工作穩定性也很高,這為平面PSCs的ETL和界面的改進提供了一種簡便易行的方法,使其成為高效、穩定的鈣鈦礦光電器件。

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