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聚偏氟乙烯对环境条件下界面工程能带调控P3TAA-co-P3HT钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响

DOI:10.1016/j.polymer.2019.121973 期刊:Polymer 出版年份:2019 更新时间:2025-09-12 10:27:22
摘要: 近期,将外源聚合物与钙钛矿混合可增强光吸收,从而显著提升功率转换效率(PCE)并延长钙钛矿太阳能电池(PSCs)的使用寿命。先前研究仅限于干燥或极低湿度条件。本文报道了一系列实际应用导向的新型聚偏氟乙烯(PVDF)-钙钛矿(MAPbI3)混合太阳能电池,其PVDF浓度分别为0.0、0.25、0.5、1.0、2.5、5.0 mg/ml(对应命名为H1-H6)。扫描电镜显示MAPbI3平均晶粒尺寸(312±91 nm)随PVDF浓度增加而减小,H5样品达到最小值(215±43 nm)。紫外-可见吸收光谱表明H5样品在所有波长下均呈现最高吸收强度。X射线衍射峰强度与宽度显示,混合样品(H3和H5)相比原始钙钛矿具有更高的结晶度与晶粒尺寸。我们采用界面工程化、带隙调控的聚(3-硫代丙酸噻吩)-共聚(3-己基噻吩)(P3TTA-co-P3HT,含43 mol% P3TAA)作为空穴传输材料(HTM),结合二氧化钛电子传输材料(ETM)制备电池。在环境条件(湿度75-85%,温度30℃)下经1倍太阳光照测试,H5 PSC的PCE达12%(目前报道最高值),较原始PSC提升20%。入射光子-电流转换效率(IPCE)数据显示其在300-800 nm宽波段具有强吸收,峰值效率达84%。阻抗谱表明H5-PSC的光生电荷寿命最长(48.4 ms),这解释了其相比其他混合样品的最高PCE值。在相同环境条件下测试与储存时,H5-PSC的寿命较原始钙钛矿PSC显著提升54%。
作者: Arnab Shit,Pousali Chal,Sanjoy Mondal,Arun K. Nandi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究聚偏氟乙烯(PVDF)在环境条件下对界面工程化带隙调控P3TAA-co-P3HT钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响。

研究表明,在MAPbI3钙钛矿太阳能电池中添加PVDF能显著提升其在环境条件下的光伏性能和使用寿命。H5样品(PVDF浓度为2.5 mg/ml)展现出12%的最高光电转换效率(PCE),这归因于其最佳的晶粒尺寸、结晶度及电荷传输特性。

该研究仅限于湿度水平为75-85%、温度为30°C的环境条件。未探究太阳能电池在不同环境条件下的性能表现。

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