新加坡的研究人员已经建造了一种倒置钙钛矿光伏器件，该器件具有p型锑掺杂锡氧化物(ATOx)中间层，据报道，该夹层减少了小面积和大面积钙钛矿电池之间的效率差异。根据他们的研究结果，ATOx可以很容易地取代常用的氧化镍(NiOx)作为空穴传输材料(HTL)。
图片来源：National University of Singapore
由新加坡国立大学(NSU)领导的一个国际研究小组通过p型锑掺杂氧化锡(ATOx)与甲基取代的tututed咔唑(Me-4PACz)作为钙钛矿吸收层和空穴传输层(HTL)之间的夹层，制备了一种倒置的钙钛矿太阳能电池(p-i-n)。
该研究的通讯作者Hou Yi告诉PV Magazine: “ATOx是结实的，能够避免在镍氧化物(NiOx)/钙钛矿界面上观察到的典型界面去质子化反应，从而与钙钛矿形成化学稳定的界面。“ATOx有效地抑制了钙钛矿中的非辐射复合，并延长了载流子的寿命。此外，由于其优异的导电性，它增强了载流子在ATOx/钙钛矿界面的传输。
倒置钙钛矿电池具有称为“p-i-n”的器件结构，其中空穴选择性接触 p 位于本征钙钛矿层 i 的底部，电子传输层 n 位于顶部。传统的卤化物钙钛矿电池具有相同的结构，但相反，即“n-i-p”布局。在p-i-n架构中，太阳能电池通过空穴传输层(HTL)侧被照射;在传统的 n-i-p 结构中，它通过空穴传输层 (ETL) 表面被照射。
科学家们用氧化铟锡(ITO)基板、由Me-4PACz制成的HTL、ATOx中间层、钙钛矿吸收层、浴铜碱(BCP)缓冲层和银(Ag)金属电极构建了电池。电池中使用的ATOx纳米颗粒的晶体尺寸约为10 nm，所得的ATOx层的厚度约为20 nm。
该小组强调，ATOx在300 nm至900 nm之间显示出更高的透过率和4.46 eV的光学带隙，他们说这接近HTL中最常见的化合物--氧化镍(II)(NiOx)。“开尔文探针力显微镜(KPFM)测量显示，Me-4PACz修饰的ATOx和NiOx具有相同的功函数，”它进一步解释说，指的是他们为基准电池开发的参考中间层。
在标准照明条件下测试，太阳能电池在0.05平方厘米的面积上实现了25.7%的功率转换效率，在1平方厘米的面积上实现了24.6%的功率转换效率。对于这两种器件，认证稳态效率分别为 24.8% 和 24.0%。这些值明显高于基于NiOx的基准电池所达到的值。
基于ATOx的倒置装置还能够在2000小时内保持约90%的初始效率，在500小时内保持约93%的初始效率。
“利用ATOx的器件有效地减少了小面积和大面积钙钛矿电池之间的效率差异，”Hou Yi说。“ATOx作为空穴传输材料，具有高效率、稳定性和可扩展性的组合，优于常用的NiOx。”
该研究小组在发表在《自然能源》杂志上的“Enhancing the efficiency and longevity of inverted perovskite solar cells with antimony-doped tin oxides,”研究中描述了新的电池概念。
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