电泳法制备的致密氧化锡薄膜及其在高稳定性钙钛矿太阳能电池中的应用

宋沛泉 谢立强 沈莉娜 刘凯凯 梁玉明 林克斌 卢建勋 田成波 魏展画

引用本文: 宋沛泉, 谢立强, 沈莉娜, 刘凯凯, 梁玉明, 林克斌, 卢建勋, 田成波, 魏展画. 电泳法制备的致密氧化锡薄膜及其在高稳定性钙钛矿太阳能电池中的应用[J]. 物理化学学报, 2021, 37(4): 200403. doi: 10.3866/PKU.WHXB202004038 shu
Citation:  Song Peiquan, Xie Liqiang, Shen Lina, Liu Kaikai, Liang Yuming, Lin Kebin, Lu Jianxun, Tian Chengbo, Wei Zhanhua. Stable Perovskite Solar Cells Using Compact Tin Oxide Layer Deposited through Electrophoresis[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2021, 37(4): 200403. doi: 10.3866/PKU.WHXB202004038 shu

电泳法制备的致密氧化锡薄膜及其在高稳定性钙钛矿太阳能电池中的应用

    通讯作者: 谢立强, lqxie@hqu.edu.cn; 魏展画, weizhanhua@hqu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21805101, 51802102, 51902110)、福建省自然科学基金(2019J01057)、华侨大学中青年教师科技创新能力提升计划(ZQN-PY607)和华侨大学科学基金(16BS201, 17BS409, 19BS105)资助项目

摘要: 在平面型钙钛矿太阳能电池中常采用SnO2作为电子传输层材料,相应的SnO2薄膜常采用溶液旋涂法制备。但是由于前驱液中的纳米颗粒可能会发生部分团聚、基底和溶液难以完全避免灰尘等杂质颗粒混入,且最佳的SnO2电子传输层的厚度通常仅有约20 nm,所以这种方法制备的电子传输层难以保证严格致密和无纳米针孔。在本工作中,我们报道了一种电泳沉积制备致密SnO2薄膜的方法,并用其有效地提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和工况稳定性。通过电泳法,表面带负电荷的SnO2纳米颗粒在电场的作用下沉积到氧化铟锡(ITO)阳极表面,这种方法得到的薄膜比旋涂法制备的更为致密。将其应用于n-i-p结构的钙钛矿太阳能电池中,能够使得暗电流降低并抑制载流子的非辐射复合,从而提高电池的短路电流和开路电压,进而实现更高的光电转换效率(从18.17%提高到19.52%),且能消除迟滞效应。更重要的是,长期工况稳定性测试表明基于电泳-旋涂法制备的器件在1个太阳的光照下、最大功率点处连续工作960 h后,仍然能够保持71%的初始效率;然而基于旋涂法制备的器件在工作100 h后即降低到初始效率的70%。本工作提供了一种全新的SnO2电子传输层的制备方法,显著地提高了器件性能和工况稳定性,后续有望应用于制备大面积器件和电池模组。

English

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  • 发布日期:  2021-04-15
  • 收稿日期:  2020-04-13
  • 接受日期:  2020-05-26
  • 修回日期:  2020-05-11
  • 网络出版日期:  2020-05-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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