钙钛矿太阳能电池(PSCs)可以实现高功率转换效率,但通常依赖于真空沉积的金属电极,导致贵金属的材料成本高昂,反应性金属的稳定性也成问题。碳基材料提供了一种经济高效且可能更稳定的替代方案。绝大多数碳电极 PSCs使用正式(n-i-p)或“无空穴传输层”器件结构。

最近,牛津大学(University of Oxford)、伦敦帝国理工学院(Imperial College London)、马尔堡菲利普斯大学(Philipps-University Marburg)、斯旺西大学(Swansea University)和弗劳恩霍夫(Fraunhofer ISE)的研究人员进行了一项系统研究,以评估“倒置”的 p-i-n 配置 PSCs接触层与碳顶电极的兼容性。科学家们发现,在钙钛矿层顶部加工的特定材料组合能够通过使用碳顶部电极有效地制造和运行 p-i-n 钙钛矿太阳能电池。长期以来,p-i-n器件中碳电极和金属电极的电子接触行为差异一直被忽视,并可能阻碍了该领域向碳基电极材料p-i-n器件方向的进展。p-i-n 器件中最常见的电子传输层要么不兼容,要么因刮刀涂层工艺而严重损坏。

为了克服这些问题,科学家们引入了一种双层原子层沉积氧化锡(SnO2)和聚(2,3-二氢噻吩-1,4-二恶英)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS),可与p-i-n堆栈中的碳电极进行欧姆接触。SnO2层防止去除底层 PCBM 层,而导电 PEDOT:PSS 夹层能够在 SnO2之间形成良好的电子接触以及改进器件中的碳电极的电子提取。这产生了高达 16.1% 的 PCE,并在户外老化500小时后保持了94% 的性能。该研究是可打印、无金属电极和无蒸发钙钛矿光伏技术向前迈出的一步。
(消息来源:perovskite-info.com, ACS Energy Letters)
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