用户前沿丨南开大学Nature!
- 更新时间: 2024-10-23 14:08:27 | 作者: 在线称重系统
产品介绍
是一种用于高效且安稳的钙钛矿太阳能电池 (PSCs) 的有远景的吸收资料。但是,最高效的 α-FA
PSCs 需求参加甲基碘化铵 (MACl) 添加剂,这会产生在高温下限制器材安稳性的挥发性有机残留物(即 MA)。到目前为止,不运用 MACl 的 α-FA
PSCs 的最高认证功率转化功率 (PCE) 仅为约24%,而且没有展现出任何安稳性优势。
PSCs 的问题,它恶化了器材功能和安稳才能。经过原位 GIWAXS 剖析和 DFT 核算,本文展现了一种由乙酸根外表配位启用的中心相辅佐结晶途径,以制作高质量的α-FA
PSCs 的认证安稳输出功率 (SPO) 功率为25.94%,反向扫描 PCE 为26.64%,显示出可忽略不计的触摸丢失和增强的操作安稳性。这一些器材在 1 个太阳、85 °C 和 60% 相对湿度 (ISOS-L-3) 的上限功率点运转超越 2,000 小时后,坚持了初始 PCE 的
/钙钛矿/Spiro-OMeTAD/Au的惯例结构。钙钛矿活性层经过单步堆积法制备(见图1a)。相应的均匀可取得PCE约为23.02%,与迄今为止报导的最佳无MACl添加剂PSCs适当。但是,取得的均匀开路电压(V
丢失。这一数值远低于含MA的顶级PSCs,后者一般表现出约300 mV的小V
薄膜具有大至微米级的颗粒尺度和完好的外表掩盖,标明杰出的结晶性。因而,本文估测V
丢失或许源于界面,这与之前的研讨共同,这些研讨报导称界面非辐射复合会大幅度的下降可取得的V
。经过运用共聚焦深度依靠的PL光谱,本文在薄膜的顶层调查到了PL峰的蓝移(见图1c),标明带隙扩展。随后,经过入射角依靠的掠入射X射线衍射(GIXRD)研讨了薄膜顶层的晶格结构。
(x = ~0.06) 的(100)面的衍射峰在13.93°处,而在顶层移动到了14.04°。依据布拉格规律,峰的移动标明晶格缩短。本文将此归因于顶层Cs
的堆集,这已经过X射线光电子能谱(XPS)深度剖面剖析得到验证。本文证明晰Cs
的堆集来源,咱们经过改动X射线的入射角进行了原位、深度依靠性的GIWAXS丈量。如图2a所示,在反溶剂滴加后,当即出现了一个衍射峰,该峰对应于α-FA
的直接单步相变。在结晶进程中,这个衍射峰随勘探深度的改变而演化(图2b),标明晰一个自上而下的次序结晶方向。在结晶的前期阶段,本文在顶部区域(α
含量(x=~0.3)明显超越了前驱体溶液中的开始份额(x=~0.06)。
= 3°$,勘探深度规模从0到约600纳米)时,q值在20秒内从~9.97改变到~9.89 nm
,标明快速结晶。结合进一步的GIXRD剖析,咱们将q值的改变归因于从顶部到底部Cs
含量的慢慢地削减。本文假定发生了一个快速的自上而下的结晶进程,伴随着一步相变直接转变为α-FA
薄膜的界面带对准状况(见图3a和弥补图8)。数据标明,IPA α- FA2.为了全面评价薄膜中载流子的传输和复合行为,本文对两种不同的α-FA薄膜在与Spiro-OMeTAD触摸的状况下进行了时刻分辩光致发光(TRPL)光谱测验。如图3b所示,个人会运用快速衰减进程的寿数作为电荷提取的目标。IPA α-FA寿数,约为4.2纳秒,与原始薄膜的约8.5纳秒比较,这标明空穴提取得到了增强。
PSCs。冠军器材的电流密度-电压(J-V)曲线a所示。反向扫描的PCE从24.06%增加到26.41%,V从约1.15 V增加到约1.21 V,FF从约81.0%增加到约85.0%。丈量得到的J达到了1.21 V,达到了辐射极限的96.6%,而且低电压丢失经过电致发光量子功率丈量得到了验证(弥补注释9)。丈量提醒了挨近1的抱负因子,这与85%的高FF相关联(图4b)。本文收集了PLQE数据,以核算原始和IPA α-FA薄膜基仓库的QFLS,以进一步了解电压丢失。尽管两个样本显示出相似的体相和ETL界面触摸丢失,但与Spiro OMeTAD触摸后,IPA仓库显示出比原始样本更小的V和Spiro-OMeTAD HTL之间的带偏移减小,与图3中出现的剖析共同。3.四分五裂国家光伏工业计量测验中心验证了其间一个功能最好的器材。在接连AM 1.5G光照下进行300秒的上限功率点(MPP)盯梢后,完成了25.94%的稳态输出功率(SPO)(图4c)。认证功率是报导的钙钛矿单结电池中最高的之一。对36片PSCs进行的统计剖析证明晰该办法的超卓可重复性(图4d)。此外,本文还展现了一个大面积器材(1平方厘米)和一个10×10平方厘米的太阳能模块(掩模面积为66平方厘米),别离完成了25.00%和21.78%的SPO功率,证明晰该办法的稳健性。
关于含有MA残留物的PSCs的耐热性一直是人们重视的焦点。正如预期的那样,IPA α-FA
器材显示出改进的长时间安稳性。因而,本文严厉依照ISOS-L-3测验协议(85℃,60±10% RH)在接连的湿热和光照条件下严厉查看了它们的长时间安稳性。如图4e所示,IPA α-FA
器材在前500小时内坚持了其初始PCE,并显示出
。值得注意的是,该器材在高作业时分的温度下仅显示出最小的PCE下降,在85℃时坚持了23.0%的PCE,这是迄今为止报导的PSCs中最高的值之一。比较之下,原始器材在运转500小时后显示出约10%的PCE丢失。
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