新型钙钛矿型太阳能电池:晶粒尺寸大 效率高达23.17%

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导读:对于面积为0.1平方厘米的小面积设备,可以实现该结果。该电池是用经结晶聚合碳氮化物(cPCN)改性的氧化锡(IV)电子传输层制成的。

新型钙钛矿型太阳能电池:晶粒尺寸大 效率高达23.17%

来自中国科学院和福州大学的研究人员已经制造了一种钙钛矿型太阳能电池,该电池具有基于氧化锡(IV)(SnO 2)和结晶聚合碳氮化物(cPCN)的电子传输层(ETL )。


他们解释说,用cPCN修饰SnO 2层是避免不良的电流-电压磁滞现象的关键,因为电流-磁滞现象会降低电池的稳定性。当电流或电压改变并且改变的影响被延迟时,在电气系统中会发生这种现象。它严格取决于材料的成分,通常认为界面附近的离子迁移和非辐射重组是造成这种效应的原因。

新型钙钛矿型太阳能电池:晶粒尺寸大 效率高达23.17%

通常通过将掺杂剂或添加剂施加到SnO 2层上来解决这些问题。根据科学家的说法,cPCN允许开发出具有优异电子迁移率的ETL,他们将其定义为比简单SnO 2层高三倍以上。他们解释说,由于SnO 2 -cPCN的钙钛矿太阳能电池在电子迁移率增加的情况下,由于钙钛矿/ ETL界面电荷积聚减少,因此电流密度-电压(JV)滞后现象可忽略不计。此外,SnO 2-cPCN表面变得更光滑,更不易润湿。在此基础上,由于抑制了钙钛矿的异质形核,实现了晶界减少和质量提高的钙钛矿吸收层。


这种ETL配置还避免了钙钛矿晶粒的生长,从而减少了非辐射复合。


该电池在有效面积为0.1cm 2的设备上实现了23.17%的功率转换效率。该器件还显示出24.9 mA cm -2的短路电流,1.126 V的开路电压和82.5%的填充系数。中国小组还能够在具有1 cm 2的大有效面积的设备上获得20.3%的效率。该电池表现出23.4mA cm -2的短路电流,1.11V的开路电压和82%的填充率。


学者总结道,这项工作为开发高质量的ETL提供了有希望的方向,并验证了钙钛矿光伏电池大规模部署的巨大潜力。


在cPCN调节的SnO 2复合材料使钙钛矿型太阳能电池的效率超过23%的论文中描述了该太阳能电池,该论文发表在Nano-Micro Letters中。


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