Forskere finder nye måder at regulere hultransportlaget for effektive perovskit-solceller

Ifølge en undersøgelse offentliggjort i Nano Energy , har en forskergruppe ledet af prof. Chen Chong fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi øget den fotoelektriske konverteringseffektivitet (PCE) af perovskit-solceller (PSC'er) til 24,5 %.

De brugte det uorganiske nanomateriale tinsulfoxid (SnSO) som dopingmiddel til at oxidere og regulere det organiske hultransportlag 2,2′,7,7′-tetrakis[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9 ,9-spirobifluoren (spiro-OMeTAD).

Spiro-OMeTAD er det mest kritiske hultransportlag (HTL) materiale. For at forbedre ladningstransportevnen af ​​spiro-OMeTAD kræves lithiumtrifluormethansulfonylimid (Li-TFSI) til at mediere reaktionen mellem oxygen og spiro-OMeTAD.

Imidlertid har denne traditionelle dopingmetode lav dopingeffektivitet, og overdreven Li-TFSI vil forblive i spiro-OMeTAD-filmen, hvilket fører til et fald i filmens kompakthed og langsigtede ledningsevne. Varigheden af ​​oxidationsreaktionen tager normalt 10 til 24 timer at nå den ønskede ledningsevne og arbejdsfunktion.

I denne undersøgelse udviklede forskerne en hurtig og reproducerbar strategi til at kontrollere oxidationen af ​​nanomaterialet. De brugte SnSO nanomateriale til at præoxidere spiro-OMeTAD til spiro-OMeTAD ^.+ TFSI ^- frie radikaler i prækursoropløsninger. Dette forbedrede ledningsevnen, optimerede energiniveaupositionen for HTL og opnåede en høj PCE på 24,5 %.

De fandt ud af, at den SnSO-regulerede spiro-OMeTAD HTL har en pinhole-fri, ensartet og glat morfologi. Både dens ydeevne og morfologi forbliver stabil selv under høje temperaturer og høj luftfugtighed.

"Desuden tager oxidationsprocessen kun et par timer, hvilket er godt til at forbedre den kommercielle præparationseffektivitet af PSC'er," sagde professor Chen Chong.

Denne undersøgelse giver en effektiv strategi til yderligere at forbedre effektiviteten og stabiliteten af ​​PSC'er, hvilket er af stor betydning for at fremme deres kommercialisering.

Flere oplysninger: Mengqi Jin et al., En nanomateriale-reguleret oxidation af hultransporterende lag til yderst stabile og effektive perovskit-solceller, Nano Energy (2024). DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109438

Journaloplysninger: Nanoenergi

Leveret af Chinese Academy of Sciences