研究目的
研究氯化胆碱修饰的SnO2作为电子传输层对MAPbI3钙钛矿太阳能电池性能的影响。
研究成果
在SnO2电子传输层上引入氯化胆碱单分子层,通过减少表面氧空位、增强电子传输并降低迟滞效应,显著提升了MAPbI3钙钛矿太阳能电池的性能。改性器件实现了18.90%的功率转换效率(PCE)和1.145 V的开路电压(VOC),优于对照器件。该工作展示了一种提升光伏器件性能的简便有效方法,为太阳能技术的可持续发展做出贡献。
研究不足
该研究聚焦于MAPbI3钙钛矿太阳能电池,可能不直接适用于其他钙钛矿组分。氯化胆碱改性器件在运行条件下的长期稳定性尚未深入研究。分子自组装方法在大面积太阳能电池中的可扩展性有待进一步探究。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用分子自组装法在SnO?表面形成氯化胆碱自组装单层(SAM),并以此修饰的SnO?作为电子传输层(ETL)制备MAPbI?钙钛矿太阳能电池。
2:样本选择与数据来源:
样本包含SnO? ETL经氯化胆碱修饰与未修饰的钙钛矿太阳能电池。数据采集自光伏性能测试、SEM、XPS、FTIR、UPS、XRD、紫外-可见吸收光谱、PL、TRPL及EIS测量。
3:实验设备与材料清单:
使用SnO?溶液、氯化胆碱、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、异丙醇(IPA)、MAI、Spiro-OMeTAD、FK209等溶剂。设备包括扫描电镜(日立SU8010)、X射线光电子能谱仪(VG ESCALab 220i-XL)、傅里叶变换红外光谱仪、紫外光电子能谱仪(赛默飞世尔ESCAlab 250Xi)、X射线衍射仪(XRD-7000)、紫外-可见分光光度计(UV-3600)、荧光分光光度计(日立F-4600)、原子力显微镜(布鲁克Icon)及电化学阻抗谱仪(Zahner PP211)。
4:0)、X射线光电子能谱仪(VG ESCALab 220i-XL)、傅里叶变换红外光谱仪、紫外光电子能谱仪(赛默飞世尔ESCAlab 250Xi)、X射线衍射仪(XRD-7000)、紫外-可见分光光度计(UV-3600)、荧光分光光度计(日立F-4600)、原子力显微镜(布鲁克Icon)及电化学阻抗谱仪(Zahner PP211)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过旋涂法制备SnO?层并退火处理,将SnO?层浸入氯化胆碱溶液实现修饰,随后沉积钙钛矿层、空穴传输层及金电极,最后在模拟太阳光下测试光伏性能。
5:数据分析方法:
采用统计方法对比修饰与未修饰器件性能,从J-V曲线提取光伏参数(VOC、JSC、FF、PCE),通过EQE光谱计算积分JSC,对PL和TRPL数据进行拟合确定衰减时间,对EIS数据进行拟合获取Rco和Rrec值。
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