为减少钙钛矿太阳能电池(PSCs)能量损失,优化界面接触和能带对齐至关重要。四川大学彭强团队于Energy & Environmental Science八月发表将氟取代琥珀酸衍生物引入钙钛矿底部界面,其中四氟琥珀酸(TFSA)因其对称结构和强电负性成为最佳界面调节剂。TFSA通过多位点氢键稳定FA阳离子,配位效应失活未配位Pb2+缺陷,并调节MeO-2PACz形貌和表面电位,形成高质量钙钛矿膜。结果,0.09 cm2倒置器件效率达25.92%(认证25.77%),电压损失仅0.36 V,长期稳定性出色。12.96 cm2微模块效率达22.78%,展示扩展潜力。本研究为调控埋藏界面能量损失提供有效途径,实现高效稳定的倒置钙钛矿太阳能电池。
有机-无机混合卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因高效率、简便制备和经济性在太阳能转换领域崭露头角。倒置PSCs已达26.15%认证效率,展现巨大应用潜力。然而,PSCs效率仍未达理论极限,主要受钙钛矿膜电压损失和界面缺陷影响。界面能量损失是提高效率的关键障碍,尤其在底部界面。高性能倒置PSCs多基于自组装单分子层(SAMs)空穴传输层,但实现缺陷封闭仍具挑战。SAMs分子聚集阻碍高密度单分子层形成,不利于界面接触和钙钛矿结晶。埋藏界面影响膜形态、缺陷和稳定性,组分异质性导致缺陷积累和非辐射复合,降低开路电压。光不稳定PbI2降解进一步影响稳定性。
过量FAI可补偿缺陷,抑制离子迁移和相分离,但陷阱仍集中于界面附近。界面修改策略旨在重新分布不良组分,减少缺陷。预嵌FAI层有效消除PbI2残留,但热退火导致有机阳离子流失,均匀分布仍具挑战。因此,需要新策略同时解决SAM HTLs排列、钙钛矿结晶和界面接触问题。
本研究提出埋藏界面能量损失调控策略,通过多功能界面桥调节SAMs性质和钙钛矿生长。引入氟化琥珀酸衍生物,其中TFSA通过多重作用机制优化界面。TFSA抑制碘空位缺陷,稳定FA阳离子,调控MeO-2PACz排列和表面电位。结果获得高质量钙钛矿膜,小面积器件效率达25.92%,填充因子85.06%,创RbCsFAMA基倒置PSCs新高。未封装器件在高温和光照下展现优异稳定性。12.96 cm2微模块效率达22.78%,显示良好扩展性。
为减少钙钛矿太阳能电池(PSCs)能量损失,优化界面接触和能带对齐至关重要。四川大学彭强团队于Energy & Environmental Science八月发表将氟取代琥珀酸衍生物引入钙钛矿底部界面,其中四氟琥珀酸(TFSA)因其对称结构和强电负性成为最佳界面调节剂。TFSA通过多位点氢键稳定FA阳离子,配位效应失活未配位Pb2+缺陷,并调节MeO-2PACz形貌和表面电位,形成高质量钙钛矿膜。结果,0.09 cm2倒置器件效率达25.92%(认证25.77%),电压损失仅0.36 V,长期稳定性出色。12.96 cm2微模块效率达22.78%,展示扩展潜力。本研究为调控埋藏界面能量损失提供有效途径,实现高效稳定的倒置钙钛矿太阳能电池。有机-无机混合卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因高效率、简便制备和经济性在太阳能转换领域崭露头角。倒置PSCs已达26.15%认证效率,展现巨大应用潜力。然而,PSCs效率仍未达理论极限,主要受钙钛矿膜电压损失和界面缺陷影响。界面能量损失是提高效率的关键障碍,尤其在底部界面。高性能倒置PSCs多基于自组装单分子层(SAMs)空穴传输层,但实现缺陷封闭仍具挑战。SAMs分子聚集阻碍高密度单分子层形成,不利于界面接触和钙钛矿结晶。埋藏界面影响膜形态、缺陷和稳定性,组分异质性导致缺陷积累和非辐射复合,降低开路电压。光不稳定PbI2降解进一步影响稳定性。过量FAI可补偿缺陷,抑制离子迁移和相分离,但陷阱仍集中于界面附近。界面修改策略旨在重新分布不良组分,减少缺陷。预嵌FAI层有效消除PbI2残留,但热退火导致有机阳离子流失,均匀分布仍具挑战。因此,需要新策略同时解决SAM HTLs排列、钙钛矿结晶和界面接触问题。本研究提出埋藏界面能量损失调控策略,通过多功能界面桥调节SAMs性质和钙钛矿生长。引入氟化琥珀酸衍生物,其中TFSA通过多重作用机制优化界面。TFSA抑制碘空位缺陷,稳定FA阳离子,调控MeO-2PACz排列和表面电位。结果获得高质量钙钛矿膜,小面积器件效率达25.92%,填充因子85.06%,创RbCsFAMA基倒置PSCs新高。未封装器件在高温和光照下展现优异稳定性。12.96 cm2微模块效率达22.78%,显示良好扩展性。参考文献DOI:10.1039/D4EE02964J研究手法与步骤1. 材料合成:合成氟代小分子材料。2. 太阳能电池制造:a. 制备空穴传输层(HTL)。b. 旋涂氟代小分子材料作为界面改性层。c. 旋涂钙钛矿前驱体溶液。d. 使用抗溶剂处理以促进薄膜结晶。e. 在110°C下进行热退火处理。3. 迷你模块制造:a. 使用真空辅助的方法制造大面积钙钛矿薄膜。b. 旋涂前驱体溶液,并在低压下快速去除溶剂。c. 在110°C下进行长时间的退火处理。d. 使用激光刻划系统进行串联连接的图案化。4. 表征分析:a. XRD分析钙钛矿薄膜的晶体结构。b. SEM和AFM分析薄膜的表面形态。c. KPFM测量表面电位。d. NMR分析氟代小分子的化学结构。e. UV-vis吸收光谱分析薄膜的光学性质。f. PL和TRPL测量薄膜的发光特性。图S17. 控制组、SA、DFSA和TFSA基钙钛矿材料的稳态光致发光光谱。g. EIS分析太阳能电池的电化学性质。h. ENLITECH REPS-VOC设备· 用于在黑暗条件下检测EQEEL(电致发光外部量子效率)光谱。· I-V曲线测量范围为0-1.5 V,步长为0.02。· EL测量在1.9 V的应用电压下进行。· 通过拟合I-V和EL来获得EQEEL。图S30。分别为(a)对照组,(b)SA处理组,(c)DFSA处理组和(d)TFSA处理组的乌尔巴赫能量(Eu)曲线。i. ENLITECH PECT-600设备:l 用于进行HS-EQE(高灵敏度EQE)测量。l Urbach能量通过拟合尾态来获得。研究团队采用了光焱科技提供的能量耗损分析设备系列,包括 REPS和FTPS(型号PECT-600)设备专门针对ΔE2和ΔE3的Voc耗损进行必要的参数分析。光焱科技的完整Voc耗损分析系统可将上述设备的数据直接执行导入与导出,有效简化了原本繁琐且需要大量计算验证的研究流程,从而成功获取器件各阶段所需的关键参数,并降低了程序负荷和人为计算错误的风险。5. 性能测试:a. J-V曲线测量以评估电池的效率。b. 稳定性测试,包括最大功率点(MPP)追踪和热稳定性测试。c. 表面张力测量以计算Flory-Huggins交互作用参数(χ)。6. 结果分析与讨论:a. 分析氟代小分子对钙钛矿薄膜结构和性能的影响。b. 评估迷你模块的效率和稳定性。TFSA器件有效限缩Voc耗损仅为0.36 V研究人员通过引入四氟琥珀酸(TFSA)作为界面调节剂,成功地调控了钙钛矿太阳能电池(PSCs)的埋藏界面能量损失,实现了高效且稳定的器件性能。TFSA通过对称的分子结构和多活性位点,有效抑制了碘空位缺陷的形成,稳定了FA阳离子,并优化了自组装单分子层(SAMs)的排列和能级,从而获得了高质量的钙钛矿薄膜。结果显示,基于TFSA的器件在0.09 cm2的孔径面积上实现了25.92%的功率转换效率(PCE),Voc缺口仅为0.36 V,这是基于RbCsFAMA钙钛矿的反转PSCs的高效率。此外,该策略还被应用于迷你模块,实现了22.78%的PCE,展现了其扩展应用的潜力。未经封装的器件也展现出优异的长期稳定性和热老化稳定性,证明了这一策略在实际应用中的可行性和潜力。这项工作为开发高效稳定的反转PSCs提供了一种创新性的界面能量损失调控方法。此研究成功突破了以下研究困境:钙钛矿太阳能电池(PSCs)的效率提升:通过使用四氟琥珀酸(TFSA)作为界面调节剂,研究成功地提高了反转式PSCs的效率,实现了25.92%的功率转换效率(PCE),这是基于RbCsFAMA钙钛矿体系的高效率。钙钛矿薄膜的质量改善:TFSA的使用显着降低了碘空位缺陷的形成,稳定了FA阳离子,并通过改善自组装单分子层(SAMs)的排列和能级,获得了高质量的钙钛矿薄膜。界面缺陷的减少:研究提出了一种多功能界面桥策略,通过调节SAMs的性质和钙钛矿晶体生长,有效减少了界面缺陷,降低了电荷传输阻隔,并抑制了非辐射复合。长期稳定性的提高:未经封装的器件展现出优异的长期热老化和操作稳定性,超过73%和84%的初始效率在600小时连续热老化和1826小时最大输出功率点跟踪后得以保留。可扩展性验证:策略被扩展到迷你模块,实现了22.78%的PCE,展现了在扩大钙钛矿膜应用潜力方面的成功。克服了有机阳离子在热退火过程中的损失挑战:研究成功解决了在热退火过程中有机阳离子损失的问题,实现了钙钛矿在埋藏界面上均匀分布的组成。文献参考自Energy & Environmental Science_ DOI:10.1039/D4EE02964J本文章为Enlitech光焱科技改写 用于科研学术分享 如有任何侵权 请来信告知
![](https://img1.17img.cn/17img/images/202409/pic/ba3aa78e-d55f-4268-abb8-045872bcf591.jpg)
还剩1页未读,是否继续阅读?
光焱科技股份有限公司为您提供《川大彭强最小化界面能量损失策略实现电压损失0.36V》,该方案主要用于太阳能中Voc損耗分析检测,参考标准--,《川大彭强最小化界面能量损失策略实现电压损失0.36V》用到的仪器有光焱科技REPS新型太阳能电池Voc损耗分析仪