钙钛矿太阳能电池商业化取得重大进展。

热门新闻 2018-11-07 13:36:12

  [简介]钙钛矿太阳能电池自2009年首次报道以来取得了长足的进步。大多数溶液制备的钙钛矿太阳能电池的认证效率超过20%。然而,几乎所有的高效钙钛矿太阳能电池都是通过旋涂制备的,这种制备方法不能满足工业高通量和大规模制备的要求。研究人员开发了几种适合大规模生产的钙钛矿薄膜的制备方法,如:刀涂法、喷涂沉积法、喷墨印刷法和电沉积法。其中,由于刮刀涂布方法的基板温度是可控的,因此在大规模制备高质量的、大粒度钙钛矿膜的方法中脱颖而出。令人欣慰的是,通过刮刀涂布法制备的钙钛矿太阳能电池的效率高达19%,与通过旋涂制备的效率非常接近。商业化生产不仅要满足大规模生产的需要,还要满足低廉的制造成本。但是现在钙钛矿太阳能电池需要昂贵的空穴传输层以实现高效率,例如螺-OMeTAD。此外,疏水性空穴传输层的存在导致钙钛矿膜的难以应用。因此,考虑到空穴传输层的去除不仅有利于降低材料成本,而且有利于降低制造成本和节省时间。然而,在去除空穴传输层之后,钙钛矿膜和ITO之间的功函数失配导致空穴难以从钙钛矿传输到ITO层,因此导致低效的器件。如何解决功函数匹配问题是制备非腔层高效钙钛矿太阳能电池的巨大挑战。 [简介]最近,北卡罗来纳大学和内布拉斯加大学林肯分校的黄金松教授在国家。 COMMUN。发表了题为“分子掺杂使得有效的无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的可扩展叶片”的文章。本文报道了一种分子掺杂策略成功地解决了钙钛矿与ITO之间的带不匹配问题,实现了无孔传输层钙钛矿太阳能电池,效率高达20%。此外,该研究还结合了刮刀涂层。 Bufa成功实现了高效太阳能电池的批量生产。

   [简介]图1:刮刀涂布方法和掺杂F4TCNQ分子的钙钛矿膜(a)。叶状涂层钙钛矿薄膜的示意图和F4TCNQ掺杂剂的化学结构; (b)中。侧视图是150摄氏度,并且在ITO上刮下钙钛矿膜的侧面SEM图像; (C-H)。未掺杂钙钛矿薄膜的AFM图(c)和表面阻挡图(f); AFM图(d)和F4TCNQ掺杂钙钛矿膜的表面阻挡图; g)将F4TCNQ颗粒撒在异种AFM图像(e)和钛矿膜的表面阻挡图(h)上; (一世)。不同钙钛矿薄膜的表面电位分布; (J)。 MAPbI3:F4TCNQ混合物的能谱图和电子转移过程示意图。图2:纯钙钛矿薄膜和掺杂钙钛矿薄膜的电导率和光致发光寿命(a)。钙钛矿薄膜横向导电性试验模型; (b)中。掺杂和未掺杂钙钛矿薄膜的I-V曲线; (C)。时间分辨光致发光曲线; (d)。导电原子力显微镜测试方法; (E-H)。未掺杂钙钛矿薄膜晶粒形貌的AFM图(e)和晶粒和晶界的C-V图(f);在晶粒和晶界上掺杂钙钛矿薄膜(g)和C-V图(h)的晶粒形貌的AFM图案。图3:钙钛矿膜形态,器件结构和光伏性能(a-b)。掺杂钙钛矿薄膜的低分辨率和高分辨率SEM图像; (C)。非腔层钙钛矿电池装置的结构图; (d)。 J-V曲线; (E)。稳态电流和稳态PCE测试; (F)。 EQE和集成电流; (G)。设备效率的统计分布。图4:界面孔转移机制(a)。 ITO / MAPbI3界面的空穴传输示意图; (b)中。在ITO / F4TCNQ-MAPbI3界面上传输孔的示意图。 [概述]本研究首先克服了用刮刀涂布法大规模制备高质量钙钛矿薄膜的问题,然后通过分子掺杂方法解决了高效无孔转移钙钛矿电池的问题。最终器件效率高达20%,几乎没有滞后现象。该研究带来了钙钛矿太阳能电池商业化的曙光。