澳大利亚科学家利用2D、3D盐的混合物造出更高耐湿性的太阳能电池

2023-07-13      253 次浏览

澳大利亚昆士兰大学的科学家已经基于2D和3D盐的混合物制造了太阳能电池。他们声称,这种电池比仅基于3D材料的“传统”钙钛矿电池具有更高的耐湿性和耐用性。


该单元应包括基于二维(2D)钙钛矿单元的优势,与“常规”3D结构相比,该单元通常具有更大的疏水性和热稳定性。但是,它还应包括3D钙钛矿电池的优点,它可以提供强光吸收,良好的电荷载流子传输和更高的功率转换效率。


最近在《自然通讯》上发表的“工程设计的含氟化钙的倒钙钛矿太阳能电池,效率>21%,并提高了对湿气的稳定性”中,该电池以倒置构造(p–i–n)构建。与标准n-i-p体系结构相比,科学家将其描述为具有潜在的低温制备工艺,降低的磁滞现象并提高了在紫外线(UV)下的长期稳定性的解决方案。


该设备将氟化铅盐-2-(2,3,4,5,6-五氟苯基)乙基碘化铵(FEAI)掺入处理溶液中,该溶液通常用于形成3D甲基铵碘化铅(MAPbI3)。


澳大利亚团队解释说:“我们证明,相对于纯净的MAPbI3,少量添加剂可以提高功率转换效率以及对湿度和温度的稳定性。我们的研究还表明,当处理溶液中的FEAI浓度高于临界水平时,细胞的性能就会下降。”


他们说,通过低温制造工艺,只需将0.3摩尔百分比的氟化铅盐添加到三维甲基铵碘化铅钙钛矿中,即可使电池实现21.1%的功率转换效率,而无需使用防反射涂层。电池还具有1.12V的开路电压,22.4mA/cm2的短路电流和84%的填充系数。他们还声称,没有证据表明形成了2D钙钛矿层,也没有明确定义的大型2D晶体。


该小组表示,我们相信,这种效率与前者溶液中由2D和3D盐的混合物组成的倒钙钛矿太阳能电池所报道的最高效率相比,尽管活性层不太复杂。


他们补充说,与3D钙钛矿混合时可以形成2DRuddlesden-Popper(RP)钙钛矿膜的添加剂不一定必须以一定浓度使用才能形成2D/3D混合钙钛矿膜,以稳定细胞并确保性能。近年来,Ruddlesden-Popper(RP)钙钛矿在光伏领域引起了广泛的关注,因为它们具有很高的稳定性,并且不会牺牲太多的效率。


科学家得出结论,结果表明,如果活性层成分中没有FEAI(纯MAPbI3)或添加剂过多(少至百分之几),那么这些设备的性能就会变差。,添加0.3μmol%的FEAI导致钙钛矿薄膜中没有可观察到的2D相位,并且器件的性能最佳。


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