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【Science】经典好文必看 量子技术如何加速科学研究? Enlitech 量子效率系统助力 Brabec 教授小组创造佳绩

顶尖团队的选择

重点摘要

此研究文章由 Prof. Brabec 团队于 Science 刊登发表。

  • 用于钙钛矿太阳能电池的新型 Ta-WOx 和聚合物 HTM 界面
  • Ta-WOx 与聚合物形成准欧姆接触,减少势垒
  • 钙钛矿电池实现了21.2%的效率和出色的稳定性
  • 适用于各种不含离子掺杂剂的可扩展聚合物
  • 深层聚合物HOMO水平提高稳定性
  • 实现高效能、无滞后且稳定的钙钛矿太阳能电池的制造
  •  

钙钛矿太阳能电池需要稳定、廉价的电洞传输材料(HTM)。目前的 HTM(例如 spiro-MeOTAD)不稳定,需要离子掺杂剂。这项研究开发了一种掺钽氧化钨 (Ta-WOx) 中间层,可与廉价聚合物形成准欧姆接触,从而无需掺杂剂。研究人员在低温下对所有层进行了溶液处理。 UPS 揭示了与聚合物价带对齐的 Ta-WOx 间隙态,从而实现高效的电洞传输。值得注意的是,具有聚合物/Ta-WOx介面的钙钛矿太阳能电池实现了21.2%的效率和出色的稳定性,1000小时后仍保持95%的效率。使用 Enli Technology EQE 系统记录外部量子效率 (EQE) 光谱以验证光电流。无掺杂剂介面普遍适用于各种可扩展的聚合物。此外,深层聚合物 HOMO 能阶阻止了与钙钛矿的反应。这种无磁滞、稳定的架构克服了关键限制,为与大批量生产相容的高效能钙钛矿太阳能电池提供了一条途径。

Fig G.性能最佳装置的 EQE 和整合电流为 22.2 mA/cm2。

本研究使用Enlitech QE-R产品进行量测。

研究方法

  • 用于在与塑胶基材相容的低温(<140°C)下沉积所有层的溶液处理方法
  • 透过火焰喷射热解合成 Ta-WOx,并透过旋涂将其掺入聚合物中
  • 透过「溶剂淬火」方法沉积的钙钛矿吸收层
  • 用于制造电子传输自组装单分子层(C60-SAM)的富勒烯
  • 光电发射光谱 (UPS),用于研究界面处的能阶
  • AM1.5G 照明下太阳能电池效率与稳定性表征
  • SEM、TOF-SIMS、AFM 用于分析层形态和相互扩散
  • J-V 曲线、EQE 和 EL 用于评估电荷传输和接触
  • 仅用于专门评估孔提取/注入的孔设备
  • 系统地比较不含离子掺杂剂的聚合物,以显示方法的普遍性

研究成果

  • Ta-WOx 与聚合物形成低电阻接触
  • Ta-WOx 中的间隙态有利于掺杂和电荷转移
  • 钙钛矿电池实现了 21.2% 的效率,高于其他 HTM
  • 滞后可忽略不计,重现性极佳
  • Ta-WOx 保护钙钛矿,提高稳定性
  • 连续照明 1000 小时后,电池仍保持 95% 的效率
  • 适用于各种无掺杂剂的可扩展聚合物
  • 深层聚合物HOMO提高稳定性
  • 实现高效、稳定、无磁滞的钙钛矿太阳能电池


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