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2022 Nano Energy:简易甲胺气体熏蒸策略应用于柔性钙钛矿太阳能电池

标题 用于柔性钙钛矿太阳能电池的无氧化锡电子传输层退火

第一作者:李志浩/李祯教授课题组

本文亮点

  本文提出了一种简易甲胺气体熏蒸策略,该方法不需要热退火,在室温下即可制备氧化锡电子传输层。

  利用碱催化溶胶凝胶反应,将SnO2胶体表面OH-基团去质子化形成Sn-O-Sn键,促进SnO2胶体间的交联和薄膜的致密化,提高了传输层的结晶和机械性能。

  基于MA-SnO2 ETL的柔性PSC器件在弯折半径2.5 mm的条件下弯折3000次仍可保留初始效率的94.5%,显示出优异的机械柔性,展示了碱性气体熏蒸策略的无退火传输层在柔性钙钛矿器件上的应用前景。

研究动机

  为满足可穿戴电子器件的能源需求,柔性钙钛矿太阳能电池日益受到重视。高质量的电子传输层是制备高性能柔性钙钛矿电池的基础。然而在传统的氧化物电子传输层的制备过程中通常需要使用高温退火(>150℃),常用的PET和PEN柔性基底难以承受电子传输层沉积过程的长时间高温退火。聚合物基材和无机电荷传输层之间的热膨胀系数差异会在器件中引入热应力。因此柔性器件的效率通常远低于相同工艺制备的刚性器件。降低传输层的加工温度对于提高柔性钙钛矿电池的性能至关重要。

本文所用仪器

  • 光焱科技的QE-R量子效率测量系统(Enli Tech, QE-R 3011)

研究成果说明

  利用碱催化溶胶凝胶反应,SnO2胶体表面OH-基团去质子化形成Sn-O-Sn键,促进SnO2胶体间的交联和薄膜的致密化,提高了传输层的结晶和机械性能。基于MA-SnO2 ETL的柔性PSC器件在弯折半径2.5 mm的条件下弯折3000次仍可保留初始效率的94.5%,显示出优异的机械柔性

150-SnO2 和 MA-SnO2 基 PSC 的外量子效率 (EQE) 光谱和积分电流
具有 150-SnO2 和 MA-SnO2 ETL 的冠军器件的 J-V 曲线
曲率半径为 2.5 mm 弯曲循环 3000 次后柔性 PSC 的归一化 PCE

通讯作者简介

李祯教授,博士生导师,于2008年和2013年分别获清华大学学士和博士学位,其后在新加坡南洋理工大学和美国可再生能源国家实验室从事研究工作。2018年加入西北工业大学。主要从事钙钛矿太阳能电池以及纳米材料在光伏领域的应用研究,目前已在Nat. Rev. Mater., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., ACS Nano等能源和材料领域的重要国际期刊发表SCI论文70余篇,其中ESI高被引论文10篇,论文引用6000余次,H因子44。

1、Z. Li, T.R. Klein, D.H. Kim, M. Yang, J.J. Berry, MFAM van Hest, K. Zhu, Scalable fabrication of perovskite solar cells, Nature Reviews Materials, 2018, 3, 18017

2、Z. Li, C. Xiao, Y. Yang, S. Harvey, D. H. Kim, J. A. Christians, M. Yang, P. Schulz, S. Nanayakkara, C-S. Jiang, et al. Extrinsic ion migration in perovskite solar cells. Energy Environ Sci. 2017,10, 1234

本文关键词:电子传输层、electron transport layer (ETL)、柔性钙钛矿、flexible perovskite、量子效率、Quantum Efficiency

原文:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.106919

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