研究目的
研究钙钛矿和空穴提取层(HEL)沉积过程中相对湿度(RH)及气氛类型(氮气与空气)对钙钛矿太阳能电池(PSC)性能与稳定性的影响。
研究成果
研究表明,在氮气或干燥空气环境下,适度的相对湿度(最高10%)不会显著影响三阳离子钙钛矿太阳能电池的性能,且干燥空气比氮气更简便经济。高湿度会降低器件性能,但在高湿度下制备的器件展现出更好的长期稳定性。该发现对钙钛矿太阳能电池的工业化生产至关重要,表明对于中等性能器件而言,或许无需苛刻的干燥惰性环境条件。
研究不足
该研究聚焦于制备阶段的相对湿度和环境氛围影响,但对不同环境条件下长期运行稳定性的探索有限。特定钙钛矿成分的使用可能限制研究结果对其他钙钛矿材料的普适性。
1:实验设计与方法选择:
研究在不同相对湿度(RH)条件和不同气氛(氮气与空气)下制备钙钛矿太阳能电池,以评估其对器件性能和稳定性的影响。
2:样品选择与数据来源:
使用掺氟氧化锡(FTO)玻璃基底,在沉积TiO?层前进行清洗和处理。采用两种钙钛矿材料:三阳离子钙钛矿和CH?NH?PbI?。
3:实验设备与材料清单:
设备包括紫外臭氧清洗机、喷雾热解装置、旋涂仪、热蒸发镀膜仪、扫描电镜(Quanta 400 FEG)、X射线衍射仪(PANalytical X’Pert MPD)以及用于I-V特性测试的Zennium工作站。材料包括FTO玻璃、TiO?浆料、钙钛矿前驱体、螺-OMeTAD和金电极。
4:实验流程与操作步骤:
在受控的RH和气氛条件下通过旋涂法沉积钙钛矿层,随后沉积空穴传输层(HEL)和金电极。器件在制备后立即进行表征,并持续监测其稳定性。
5:数据分析方法:
通过I-V曲线测量性能参数(开路电压Voc、短路电流密度Jsc、填充因子FF、光电转换效率PCE)。分别利用扫描电镜和X射线衍射仪分析形貌和结晶度。
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获取完整内容-
SEM
Quanta 400 FEG
FEI Company
Used for scanning electron microscopy to analyze the surface morphology of samples.
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Fluorine-doped tin oxide (FTO) glass substrates
TCO -7, 7 Ω/square
Solaronix
Used as the substrate for perovskite solar cells.
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UV-ozone cleaner
Jelight Company, Inc.
Used for cleaning and treating the FTO glass substrates.
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XRD
PANalytical X’Pert MPD
Spectris plc
Used for X-ray diffraction to analyze the crystallinity of perovskite layers.
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Zennium workstation
Zahner Elektrik
Used for measuring the I-V curves of the perovskite solar cells.
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