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用于高效PbS量子点太阳能电池的双电子传输层磁控溅射SnO?

DOI：10.1002/solr.202000218 期刊：Solar RRL 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 在这项工作中，我们首次成功证明射频磁控溅射氧化锡（SnO?）可作为高效硫化铅量子点（PbS QD）太阳能电池的合格电子传输层（ETL）替代材料。采用该SnO? ETL的最高性能器件实现了8.4%的效率，与溶胶-凝胶氧化锌（ZnO）基器件（8.8%）相当。优异性能主要源于电流密度的提升，这归功于SnO? ETL的卓越特性——包括高电子迁移率和出色的光学透过率。然而我们也发现，由于表面形貌和能级排列欠佳，溅射SnO?基器件的开路电压和填充因子较低。通过在溅射SnO?薄膜上叠加约10纳米厚的溶胶-凝胶ZnO薄膜形成双电子传输层，我们获得了10.1%的最佳效率——这是PbS QD太阳能电池中采用SnO? ETL实现的最高效率。本研究不仅为提升PbS QD太阳能电池效率开辟了新途径，同时也提供了使用工业兼容溅射技术制备此类电池的可能性。
作者： Yong Li，Fan Yang，Yongjie Wang，Guozheng Shi，Yin Maung Maung，Jianyu Yuan，Shujuan Huang，Wanli Ma
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研究概述 实验方案

研究目的

研究射频磁控溅射SnO?作为电子传输层在高效PbS量子点太阳能电池中的应用。

研究成果

该研究成功证明，射频磁控溅射制备的SnO?可作为PbS量子点太阳能电池的有效电子传输层（ETL），实现8.4%的效率。通过引入薄层溶胶-凝胶ZnO形成双电子传输层，效率进一步提升至10.1%，这是PbS量子点太阳能电池中SnO?电子传输层报道的最高效率。这项工作为提升PbS量子点太阳能电池效率开辟了新途径，并凸显了采用工业兼容溅射技术制备器件的潜力。

研究不足

与溶胶-凝胶法制备的ZnO基器件相比，溅射法制备的SnO2基器件表现出更小的开路电压和填充因子，这归因于其表面形貌欠佳及能级排列不理想。研究表明，进一步优化SnO2的表面和界面特性有望提升器件性能。

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