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自下而上的模板化和定向结晶

科学新知:2022 Small, 如何提升倒置三阳离子钙钛矿太阳能电池之界面稳定性?

研究者们于2022年在Small发表一篇研究。目前,钙钛矿太阳能电池大致可以分为正置(n-i-p)结构和倒置(p-i-n)结构两大类。倒置结构的钙钛矿太阳能电池(PSC)以其卓越的器件稳定性、结构简单、可低温加工等闻名。然而,基于氧化镍(NiOx)衬底,钙钛矿薄膜的无序结晶和底部界面不稳定性仍然是影响PSC功率转换效率(PCE)的主要因素。

  此篇研究,引入了硫代吗啉1,1-二氧化物碘化铅(Td2PbI4)的2D钙钛矿为模板,透过自下而上的生长方法,制备具有高晶体取向和大晶粒尺寸的3D过氧化物薄膜。透过将TdCl添加到前驱体溶液中,使预结晶的2D Td2PbI4晶种可以在底部界面累积,降低成核的障碍,并为3D钙钛矿薄膜的生长提供模板,在结晶过程中具有更好的(100)取向和减少缺陷。此外,底部界面的2D Td2PbI4也阻碍了界面的氧化还原反应,降低了埋藏界面上的空穴提取障碍。结果发现:

  1. Td-0.5 PSC实现了22.09%的PCE和1.16V的开路电压。
  2. 此外,Td-0.5 PSCs显示出极高的稳定性,在N2环境中的最大功率点工作条件下,连续照耀500小时后,仍能保持其初始PCE的84%。

  这项工作为提高NiOx衬底上倒置PSC的性能铺平了道路。

Td-0.5 PSC 达到 22.09% PCE 和 1.16V 开路电压

Td-0.5 PSC实现了22.09%的PCE和1.16V的开路电压。

Td-0.5 PSC JV EQE PCE
blank

在 AM 1.5G 100 mW cm2 照明下,不同摩尔浓度下 TdCl 处理的钙钛矿薄膜的 J-V 曲线。

本文关键词:倒置钙钛矿太阳能电池、Inverted-structure perovskite solar cell、结晶、crystallization、前驱体溶液、precursor solution

原文:https://doi.org/10.1002/smll.202203886

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