新型銅基空穴傳輸層材料在鈣鈦礦太陽能電池上的應(yīng)用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、近幾年,鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展迅猛,其光電轉(zhuǎn)換效率已從最初的3.8%提高至超過20%,如此迅猛的發(fā)展使其受到了科學(xué)界廣泛的關(guān)注,已經(jīng)成為了最熱門的研究領(lǐng)域之一。常規(guī)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池通常采用二氧化鈦作為電子傳輸層,spiro-OMeTAD作為空穴傳輸層。但是,二氧化鈦需要采用高溫?zé)崽幚?,并且spiro-OMeTAD的價格昂貴,這限制了鈣鈦礦電池的進一步發(fā)展,尤其是無法應(yīng)用于柔性襯底。為了克服這些缺點,人們發(fā)展了倒置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池,器

2、件的滯后效應(yīng)較小并且效率高達18%。在倒置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池中,PEDOT∶PSS由于具有較高的導(dǎo)電性、較高的透光率和高功函而成為最常用的空穴傳輸材料。但是,PEDOT∶PSS具有酸性和吸水性,導(dǎo)致器件穩(wěn)定性降低。在本論文中,我們證明低成本、可以溶液處理的銅基材料,比如CuI、CuOx,可以替換常用的PEDOT∶PSS作為倒置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池的空穴傳輸材料,并且能夠提升器件的效率和穩(wěn)定性。我們首次將CuI作為空穴傳輸層用于

3、倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池,不僅提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率,并且還大大提高了器件在空氣中的穩(wěn)定性。以CuI為空穴傳輸層的電池效率為13.58%,開路電壓為1.04V,短路電流密度為21.06mA/cm2,填充因子為62.0%;相比之下,以PEDOT∶PSS為空穴傳輸層的電池開路電壓為0.93 V,短路電流密度為19.36mA/cm2,填充因子為73.8%,效率為13.28%。在穩(wěn)定性的測試中,在無封裝的條件下,以CuI為空穴傳輸層的電池在空

4、氣中存放14天后,其效率仍保持在90%以上;而以PEDOT∶PSS為空穴傳輸層的電池僅為最初效率的27%。實驗結(jié)果表明,低成本、可以溶液處理的CuI有望取代PEDOT∶PSS廣泛應(yīng)用于倒置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池。
  我們將低溫溶液處理的CuOx作為空穴傳輸層來替換PEDOT∶PSS,不僅提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率,也大大提高了器件的光穩(wěn)定性。采用CuOx作為空穴傳輸材料的器件,其光電轉(zhuǎn)換效率為13.62%,開路電壓為0.96V,

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