- 必威体育下载

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

摘要

近年来基于钙钛矿材料的太阳能电池以其优异的光电转换效率, 成为了最具有发展潜力的光伏器件. 受制于制备工艺及界面传输层的材料, 钙钛矿太阳能电池存在体内、界面缺陷和能级错位等问题, 导致非辐射复合损耗增加, 妨碍其效率进一步提升及工作稳定性. 因此, 降低能级错位及界面缺陷态等损耗对于实现高效钙钛矿太阳能电池至关重要. 本文研究了钙钛矿太阳能电池中双层电子传输层及其阶梯状导带结构对器件性能的影响, 揭示了活性层与传输层之间的导带偏移量对两者之间界面复合及性能提升的机理. 另外, 研究了体内与界面缺陷态密度对单层及双层电子传输层结构下电池性能的影响, 发现在高缺陷态密度下, 双层结构比单层结构具有更高的效率. 研究表明双层电子传输层结构不仅能改善界面能级错位损耗, 还可以降低电池性能受体内及界面缺陷影响, 对制备高性能太阳能电池具有指导意义.

关键词:

Abstract

With their excellent photoelectric properties, perovskite solar cells have become the most promising photovoltaic devices in recent years. However, owing to defects and energy level misalignment, the non-radiative recombination loss of the perovskite solar cell will increase, which hinders the its efficiency and operational stability from being improved further. Therefore, it is very important to reduce the loss caused by energy level misalignment for realizing high-efficiency perovskite solar cells. In order to solve the above-mentioned problems, perovskite solar cell with dual electron transport layer (ETL) is studied in this work. The dual-layer structure forms a stepped conduction band structure to reduce the conduction band offset between the active layer and the transport layer, which reduces the interface recombination between the two structures and improves device performance. In addition, the influences of the defect density on the cell performance for the two ETL structures are also discussed. With the continuous increase of the defect density, the performance of the single-layer structure decreases more obviously. While the dual ETL structure can alleviate the performance dependence on the defect density in comparison with the single ETL structure. Therefore, the use of dual ETL can improve the performance of perovskite solar cells and defect tolerance, which provides guidance for designing high-performance solar cells.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.
3.
4.
5.

通信作者:任信钢,xgren@ahu.edu.cn; 蔡雪原,cai_welcome@163.com;

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 62171001, 61701003, 61901001, 61701001, U20A20164, 61871001, 61971001)、安徽省国家自然科学基金(批准号: 2108085MF198, 1808085QF179, 1908085QF259, 1908085QF251)、安徽高校协同创新项目(批准号: GXXT-2020-050, GXXT-2020-051, GXXT-2021-027)、安徽大学物质科学与信息技术研究院学科建设开放基金和安徽省博士后人员科研活动经费资助项目(批准号: 2019B348)资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.
3.
4.
5.

Corresponding author:Ren Xin-Gang,xgren@ahu.edu.cn; Cai Xue-Yuan,cai_welcome@163.com;

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 62171001, 61701003, 61901001, 61701001, U20A20164, 61871001, 61971001), the National Natural Science Foundation of Anhui Province, China (Grant Nos. 2108085MF198, 1808085QF179, 1908085QF259, 1908085QF251), the University Synergy Innovation Program of Anhui Province, China (Grant Nos. GXXT-2020-050, GXXT-2020-051, GXXT-2021-027), the Open Fund for Discipline Construction, Institute of Physical Science and Information Technology, Anhui University, China, and the Postdoctoral Science Foundation Founded Project of Anhui Province, China (Grant No. 2019B348).

文章全文: translate this paragraph

参考文献

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]

施引文献

下载: 全尺寸图片幻灯片

Layer properties	Spiro-OMeTAD	CH₃NH₃PbI₃	SnO₂	TiO₂
厚度L/nm	350^[25]	400^[26]	50^[27]	50^[27]
电子亲和能χ/eV	3.0^[25]	3.9^[26]	4.5^[23]	4.2^[23]
介电常数ε_r	3.0^[25]	6.5^[26]	9.0^[27]	9.0^[27]
禁带宽度E_g/eV	2.2^[25]	1.5^[26]	4.0^[23]	3.6^[23]
受主掺杂浓度N_A/cm^–3	1.0 × 10^18[25]	5.21 × 10^9[26]	0^[27]	0^[27]
施主掺杂浓度N_D/cm^–3	0^[25]	5.21 × 10^9[26]	1.0 × 10^18[27]	1.0 × 10^18[27]
电子迁移率μ_n/(cm²·V^–1·s^–1)	2.0 × 10^–4[25]	20^[26]	20^[27]	20^[27]
空穴迁移率μ_p/(cm²·V^–1·s^–1)	2.0 × 10^–4[25]	20^[26]	10^[27]	10^[27]
缺陷态密度N_t/cm^–3	1.0 × 10^13[25]	2.5 × 10^13[26]	1.0 × 10^15[27]	1.0 × 10^15[27]
导带有效密度N_c/cm^–3	2.2 × 10^18[25]	2.2 × 10^18[26]	2.2 × 10^18[28]	2.2 × 10^18[28]
价带有效密度N_v/cm^–3	1.8 × 10^19[25]	1.8 × 10^19[26]	1.8 × 10^19[28]	1.8 × 10^19[28]

下载: 导出CSV

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]

[1]	王辉, 郑德旭, 姜箫, 曹越先, 杜敏永, 王开, 刘生忠, 张春福.基于协同钝化策略制备高性能柔性钙钛矿太阳能电池. 必威体育下载 , 2024, 73(7): 078401.doi:10.7498/aps.73.20231846
[2]	罗攀, 李响, 孙学银, 谭骁洪, 罗俊, 甄良.新型空间太阳能电池用的钙钛矿薄膜与器件的电子辐照效应. 必威体育下载 , 2024, 73(3): 036102.doi:10.7498/aps.73.20231568
[3]	王静, 高姗, 段香梅, 尹万健.钙钛矿太阳能电池材料缺陷对器件性能与稳定性的影响. 必威体育下载 , 2024, 73(6): 063101.doi:10.7498/aps.73.20231631
[4]	朱咏琪, 刘钰雪, 石洋, 吴聪聪.甲脒碘化铅单晶基钙钛矿太阳能电池的研究. 必威体育下载 , 2023, 72(1): 018801.doi:10.7498/aps.72.20221461
[5]	徐洁, 冯泽华, 刘冰野, 朱欣怡, 代锦飞, 董化, 吴朝新.聚合物内封装层辅助空气中钙钛矿模组器件制备及其光电特性. 必威体育下载 , 2023, 72(24): 248802.doi:10.7498/aps.72.20231055
[6]	罗媛, 朱从潭, 马书鹏, 朱刘, 郭学益, 杨英.低温制备SnO₂电子传输层用于钙钛矿太阳能电池. 必威体育下载 , 2022, 71(11): 118801.doi:10.7498/aps.71.20211930
[7]	孙盟杰, 何志群, 郑毅帆, 邵宇川.EDTA/SnO₂双层复合电子传输层在钙钛矿电池中的应用. 必威体育下载 , 2022, 71(13): 137201.doi:10.7498/aps.71.20220074
[8]	王成麟, 张左林, 朱云飞, 赵雪帆, 宋宏伟, 陈聪.钙钛矿太阳能电池中缺陷及其钝化策略研究进展. 必威体育下载 , 2022, 71(16): 166801.doi:10.7498/aps.71.20220359
[9]	王佩佩, 张晨曦, 胡李纳, 李仕奇, 任炜桦, 郝玉英.氧化镍在倒置平面钙钛矿太阳能电池中的应用进展. 必威体育下载 , 2021, 70(11): 118801.doi:10.7498/aps.70.20201896
[10]	颜佳豪, 陈思璇, 杨建斌, 董敬敬.吸收层离子掺杂提高有机无机杂化钙钛矿太阳能电池效率及稳定性. 必威体育下载 , 2021, 70(20): 206801.doi:10.7498/aps.70.20210836
[11]	姬超, 梁春军, 由芳田, 何志群.界面修饰对有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池性能的影响. 必威体育下载 , 2021, 70(2): 028402.doi:10.7498/aps.70.20201222
[12]	张晨, 张海玉, 郝会颖, 董敬敬, 邢杰, 刘昊, 石磊, 仲婷婷, 唐坤鹏, 徐翔.氧化锌纳米棒形貌控制及其在钙钛矿太阳能电池中作为电子传输层的应用. 必威体育下载 , 2020, 69(17): 178101.doi:10.7498/aps.69.20200555
[13]	李晓果, 张欣, 施则骄, 张海娟, 朱成军, 詹义强.n-i-p结构钙钛矿太阳能电池界面钝化的研究进展. 必威体育下载 , 2019, 68(15): 158803.doi:10.7498/aps.68.20190468
[14]	范伟利, 杨宗林, 张振雲, 齐俊杰.高效无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备与性能研究. 必威体育下载 , 2018, 67(22): 228801.doi:10.7498/aps.67.20181457
[15]	刘毅, 徐征, 赵谡玲, 乔泊, 李杨, 秦梓伦, 朱友勤.双添加剂处理电子传输层富勒烯衍生物[6，6]-苯基-C61丁酸甲酯对钙钛矿太阳能电池性能的影响. 必威体育下载 , 2017, 66(11): 118801.doi:10.7498/aps.66.118801
[16]	张晓宇, 张丽平, 马忠权, 刘正新.硅锗量子阱结构在硅异质结太阳电池中应用的数值模拟. 必威体育下载 , 2016, 65(13): 138801.doi:10.7498/aps.65.138801
[17]	柴磊, 钟敏.钙钛矿太阳能电池近期进展. 必威体育下载 , 2016, 65(23): 237902.doi:10.7498/aps.65.237902
[18]	黄林泉, 周玲玉, 于为, 杨栋, 张坚, 李灿.石墨烯衍生物作为有机太阳能电池界面材料的研究进展. 必威体育下载 , 2015, 64(3): 038103.doi:10.7498/aps.64.038103
[19]	宋志浩, 王世荣, 肖殷, 李祥高.新型空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的研究进展. 必威体育下载 , 2015, 64(3): 033301.doi:10.7498/aps.64.033301
[20]	丁雄傑, 倪露, 马圣博, 马英壮, 肖立新, 陈志坚.钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展. 必威体育下载 , 2015, 64(3): 038802.doi:10.7498/aps.64.038802

计量

文章访问数:5496
PDF下载量:174
被引次数:0

搜索

留言板