【重點(diǎn)摘要】
此研究文章由 Prof. Brabec 團(tuán)隊(duì)于 Science 刊登發(fā)表。
用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的新型 Ta-WOx 和聚合物 HTM 界面
Ta-WOx 與聚合物形成準(zhǔn)歐姆接觸，減少勢(shì)壘
鈣鈦礦電池實(shí)現(xiàn)了21.2%的效率和出色的穩(wěn)定性
適用于各種不含離子摻雜劑的可擴(kuò)展聚合物
深層聚合物HOMO水平提高穩(wěn)定性
實(shí)現(xiàn)高效能、無(wú)滯后且穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制造
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池需要穩(wěn)定、廉價(jià)的電洞傳輸材料（HTM）。目前的 HTM（例如 spiro-MeOTAD）不穩(wěn)定，需要離子摻雜劑。這項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)了一種摻鉭氧化鎢 (Ta-WOx) 中間層，可與廉價(jià)聚合物形成準(zhǔn)歐姆接觸，從而無(wú)需摻雜劑。研究人員在低溫下對(duì)所有層進(jìn)行了溶液處理。 UPS 揭示了與聚合物價(jià)帶對(duì)齊的 Ta-WOx 間隙態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)高效的電洞傳輸。值得注意的是，具有聚合物/Ta-WOx介面的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了21.2%的效率和出色的穩(wěn)定性，1000小時(shí)后仍保持95%的效率。使用 Enli Technology EQE 系統(tǒng)記錄外部量子效率 (EQE) 光譜以驗(yàn)證光電流。無(wú)摻雜劑介面普遍適用于各種可擴(kuò)展的聚合物。此外，深層聚合物 HOMO 能階阻止了與鈣鈦礦的反應(yīng)。這種無(wú)磁滯、穩(wěn)定的架構(gòu)克服了關(guān)鍵限制，為與大批量生產(chǎn)相容的高效能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供了一條途徑。
Fig G.性能最佳裝置的 EQE 和整合電流為 22.2 mA/cm2。
本研究使用Enlitech QE-R產(chǎn)品進(jìn)行量測(cè)。
【研究方法】
用于在與塑膠基材相容的低溫（<140°C）下沉積所有層的溶液處理方法
透過(guò)火焰噴射熱解合成 Ta-WOx，并透過(guò)旋涂將其摻入聚合物中
透過(guò)「溶劑淬火」方法沉積的鈣鈦礦吸收層
用于制造電子傳輸自組裝單分子層（C60-SAM）的富勒烯
光電發(fā)射光譜 (UPS)，用于研究界面處的能階
AM1.5G 照明下太陽(yáng)能電池效率與穩(wěn)定性表征
SEM、TOF-SIMS、AFM 用于分析層形態(tài)和相互擴(kuò)散
J-V 曲線、EQE 和 EL 用于評(píng)估電荷傳輸和接觸
僅用于專門評(píng)估孔提取/注入的孔設(shè)備
系統(tǒng)地比較不含離子摻雜劑的聚合物，以顯示方法的普遍性
【研究成果】
Ta-WOx 與聚合物形成低電阻接觸
Ta-WOx 中的間隙態(tài)有利于摻雜和電荷轉(zhuǎn)移
鈣鈦礦電池實(shí)現(xiàn)了 21.2% 的效率，高于其他 HTM
滯后可忽略不計(jì)，重現(xiàn)性
Ta-WOx 保護(hù)鈣鈦礦，提高穩(wěn)定性
連續(xù)照明 1000 小時(shí)后，電池仍保持 95% 的效率
適用于各種無(wú)摻雜劑的可擴(kuò)展聚合物
深層聚合物HOMO提高穩(wěn)定性
實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、無(wú)磁滯的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
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