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为了实现高效和稳定的钙钛矿太阳能电池，设计电子传输层（ETL）对于承受恒定的光照和热应力，同时保持高电荷可提取性至关重要。在本研究中，来自首尔大学的研究人员采用基于SnO2纳米颗粒的钙钛矿太阳能电池ETL，通过离子盐氯化铵（NH4Cl）和二水合氯化锡（SnCl2∙2H2O）作为添加剂进行改性，其易于通过单一前体溶液的简单一步旋涂制备。随着ETL中这些双添加剂的存在，上钙钛矿层的结晶度明显增强。对器件的缺陷分析表明，这些修饰可以有效钝化ETL内以及与载流子传输层的钙钛矿界面处的陷阱位点。因此，改进的SnO2 ETL提高了器件在热应力或光应力条件下的稳定性，在高温（85°C）下储存≈2000小时后和在阳光照射下运行≈2400小时后，保持了其初始效率的80%以上。相关论文以题目为“Design of SnO2 Electron Transport Layer in Perovskite Solar Cells to Achieve 2000 h Stability Under 1 Sun Illumination and 85 °C”发表在Advanced Materials Interfaces 期刊上。 论文链接： https://onlinelibrary./doi/10.1002/admi.202202148
具有有机-无机卤化物钙钛矿的太阳能电池由于钙钛矿材料优异的光吸收和电荷生成性能以及简单的制造，被广泛认为是有希望的下一代光伏电池方法。为了使钙钛矿太阳能电池真正商业化，必须保证设备的长期稳定性；因此，具有每个界面的各个层是非常重要的。在这方面，电子传输层（ETL）及其与钙钛矿的界面是最终决定器件性能和稳定性的重要位置之一，因为ETL本体中产生的缺陷或在ETL/钙钛矿界面处积累的缺陷都会损害器件的电荷提取性能和稳定性，通过捕获光生载流子并提供降解位点。此外，对于典型的正常n-i-p型器件，器件的ETL层不断暴露于入射光，这会引发器件上的光致降解或光致热应力。因此，明智地设计一种能够在操作条件下保持长期稳定性的ETL非常重要。 氧化锡是ETL最广泛使用的材料之一，因为其高导电性和相对于钙钛矿的适当费米能。SnO2层也可以通过商业上可获得的纳米颗粒型SnO2胶体分散体的简单旋涂而容易地制造，这导致堆叠的SnO2纳米颗粒的薄层和致密层适用于各种器件结构。这里，缺陷或降解位点可能来自SnO2纳米颗粒的固有缺陷、纳米颗粒表面的悬空键、不完全膜形成或纳米颗粒与钙钛矿晶格之间的失配。为了解决这些问题，SnO2层中加入了各种添加剂化合物，从离子盐到具有特殊官能团的链式有机分子。另一种替代方法是通过使用氯化锡（II）水合物（SnCl2·xH2O）作为前体来合成致密的SnO2层。一些研究小组甚至制作了双层型SnO2 ETL，以提高薄膜质量，包括裸露和添加的修饰SnO2纳米颗粒，或纳米颗粒类型和SnCl2修饰SnO2。尽管修饰的ETL显示出钝化电荷捕获缺陷的优点，这些方法需要在不同温度下进行多次热处理的连续沉积步骤来制造ETL，这增加了制造过程的复杂性。因此，制造ETL的更简单但有效的策略仍需进一步开发。（文：爱新觉罗星）
图1。SnO2和钙钛矿薄膜的分析。
图2:钙钛矿薄膜的表面形态。
图3。具有不同ETL的太阳能电池的长期85°C/85%RH热稳定性。 |
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