充電機充電太陽能蓄電池低溫制備空穴傳輸型反向結構鈣鈦礦材料
2017-9-8 9:53:54??????點擊：
【引言】
近年來，由于低廉的生產(chǎn)成本和高能量轉(zhuǎn)換效率，充電機充電太陽能蓄電池備受關注。常見的充電機充電太陽能蓄電池有兩種結構，即介孔型鈣鈦礦和具有反向平面異質(zhì)結結構的鈣鈦礦。其中，介孔型充電機充電太陽能蓄電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率（最高可達22.1%），但由于其在制備過程中需要高溫燒結（~500℃），對基底材料的選擇較為苛刻，且生產(chǎn)過程中能耗較大。與之相比，具有反向平面結構的充電機充電蓄電池生產(chǎn)過程相對容易，具有穩(wěn)定性良好、滯后現(xiàn)象不顯著等特點。目前很多反向結構的充電機充電蓄電池由PEDOT:PSS/鈣鈦礦/PCBM異質(zhì)結構成，其穩(wěn)定性會受到PEDOT:PSS酸性的影響。為了避免這一影響，許多充電機充電蓄電池用Cu2O、CuI、CuSCN、NiOx、CuOx等金屬化合物來替代PEDOT:PSS作為空穴傳輸層，盡管這樣能保證材料的穩(wěn)定性，但充電機充電動力蓄電池的能量轉(zhuǎn)化效率往往有所降低。因此低溫制備出高效穩(wěn)定的充電機充電太陽能蓄電池成為了研究人員的當務之急。
【成果簡介】
近日來，日本國立材料科學研究所韓禮元和上海交通大學楊旭東（共同通訊作者）在Advanced Energy Materials上發(fā)表了題為“Stable Inverted Planar Perovskite Solar Cells with Low-Temperature-Processed Hole-Transport Bilayer”的文章，重點介紹了該團隊在低溫制備反向結構充電機充電太陽能蓄電池方面的最新進展。文章指出，可以通過引入穩(wěn)定的rGO層和聚三芳胺層來提高鈣鈦礦薄膜的性能。該太陽能充電機充電動力蓄電池由基底材料/ITO/rGO/聚三芳胺/CH3NH3PbI3/PCBM/浴銅靈/銀復合結構組成，在通光孔徑面積為1.02cm2的條件下，柔性和剛性基底上充電機充電太陽能蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率分別為15.7%和17.2% 。此外，這種太陽能充電機充電動力蓄電池具有出色的光照穩(wěn)定性，在100mW·cm-2光照500小時候后，仍保持90%的能量轉(zhuǎn)換效率。
【圖文導讀】
圖一：充電機充電蓄電池的結構與表征
(a)ITO，PTAA, rGO, rGO/PTAA的透射光譜
(b)充電機充電蓄電池結構
(c)充電機充電蓄電池能級
(d)rGO,rGO,rGO/PTAA作為空穴傳輸層的J-V曲線
二：MAPbI3 膜的SEM照片
(a)ITO/rGO基底上的MAPbI3表面SEM照片
(b)ITO/rGO/PTAA基底上的MAPbI3表面SEM照片
(c) ITO/rGO基底上的MAPbI3斷面SEM照片
(d) ITO/rGO/PTAA基底上的MAPbI3斷面SEM照片
三：MAPbI3的吸收光譜和PL譜圖
(a) MAPbI3在玻璃，ITO/rGO,ITO/rGO/PTTA基底上的吸收光譜
(b) MAPbI3在玻璃，ITO/rGO,ITO/rGO/PTTA基底上的XRD
(c) MAPbI3在玻璃，ITO/rGO,ITO/rGO/PTTA基底上的穩(wěn)態(tài)PL譜圖
(d) MAPbI3在玻璃，ITO/rGO,ITO/rGO/PTTA基底上的TRPL譜圖
四：充電機充電蓄電池的性能測試
(a) 以rGO 和rGO/PTAA為基底的太陽能充電機充電動力蓄電池的光照穩(wěn)定性
(b)柔性充電機充電蓄電池在聚乙烯萘二甲酸/ITO基底上的照片
(c)柔性充電機充電蓄電池的J-V曲線
(d)20個不同柔性充電機充電蓄電池的光能轉(zhuǎn)換效率
【小結】
本文通過向反向結構充電機充電蓄電池中引入rGO/PTAA雙層結構，提高了充電機充電蓄電池的穩(wěn)定性。其中rGO層對近紫外光區(qū)有強烈吸收，而PTAA層可作為rGO的缺陷補充層。這種雙層結構會導致鈣鈦礦晶粒的增大，進而減小晶界數(shù)量，提高光捕獲率。此外不同材料的能級梯度也會有效防止空穴傳輸材料和鈣鈦礦界面處的載流子復合，促進載流子的傳輸。在通光孔徑面積為1.02cm2的條件下，柔性和剛性基底上充電機充電太陽能蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率分別為15.7%和17.2%，并且光照穩(wěn)定性良好。
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