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硫化铜纳米颗粒作为全无机阻挡层n-i-p型钙钛矿太阳能电池中的空穴传输材料：应用与工作机理研究
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSC）领域面临的挑战之一是开发适用于溶液法沉积的无机空穴传输材料（HTM），以实现更廉价、稳定且可扩展的器件。本文首次报道了p型硫化铜纳米颗粒的合成与表征，并将其作为低成本全无机HTM应用于介观n-i-p型PSC。通过采用CuS分别与两种钙钛矿材料（CH3NH3PbI3（MAPbI3）和(FAPbI3)0.78(MAPbBr3)0.14(CsPbI3)0.08（CsFAMAPbIBr））结合，观测到极高的电流密度和填充因子，表明在CuS界面发生了有效的空穴提取。值得注意的是，我们的器件在采用单一溶液法制备的无机HTM及无毒溶剂的n-i-p结构中实现了最高功率转换效率（PCE）之一：MAPbI3和CsFAMAPbIBr分别达到13.47%和11.85%。需指出的是，这些PCE值仅受限于约0.8 V的开路电压降低现象——这源于钙钛矿/CuS界面存在的多种效应，包括价带值显著差异导致非辐射复合增强，以及CuS金属特性的影响。总体而言，这些发现凸显了CuS作为常规有机HTM极廉价替代品的潜力，并为在全无机阻挡层PSC中应用该材料实现进一步改进奠定了基础。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、硫化铜、界面、无机空穴传输材料
更新于2025-10-22 19:40:53
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通过聚(4-乙烯基吡啶)与Cu?ZnSnS?&碳纳米管的界面工程提升钙钛矿太阳能电池的光伏性能与稳定性
摘要： 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）是下一代光伏器件的新兴候选技术。过去十年间，PSCs在器件性能方面取得了快速发展，但使用低成本、无毒且具有化学稳定性材料的同时实现长期器件稳定性的问题仍未解决。为应对这些挑战，研究人员探索了四元硫族化合物Cu2ZnSnS4（CZTS）这种廉价、环保且环境稳定的纳米结构作为无机空穴传输材料（HTM）。此外，同时采用两种策略来优化光伏参数：首先，在钙钛矿层与空穴传输层（HTL）之间引入聚4-乙烯基吡啶（PVP）中间层；其次，将单壁碳纳米管（CNTs）掺入CZTS HTL中。单独使用后者仅使短路电流密度（Jsc）从18.3提升至20 mA cm?2，而综合运用两种策略后，开路电压（Voc）从0.98升至1.05 V，Jsc也从18.3提升至20.5 mA cm?2。创纪录器件的功率转换效率（PCE）达到15.2%，填充因子（FF）增至70%，并表现出2.3%的低迟滞现象。球形CZTS纳米结构间形成的疏水性CNT网络与PVP聚合物中间层的共同作用，使器件具有高度稳定性——在室温和40-45%湿度条件下存放30天后仍保持初始PCE的98%以上。因此，我们的研究表明PVP中间层与CZTS&CNT HTL的组合为PSCs的可扩展应用提供了可能。
关键词： Cu2ZnSnS4，无机空穴传输材料，稳定性，碳纳米管，聚(4-乙烯基吡啶)
更新于2025-09-23 15:19:57
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无机CuFeO2德尔菲石纳米颗粒作为高效且长期稳定的钙钛矿太阳能电池的有效空穴传输材料
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSCs）常规的n-i-p架构因近年来获得的高认证效率，在可再生能源领域备受关注。然而该类电池仍存在与螺-OMeTAD空穴传输材料（HTM）相关的严重缺陷：i) 材料成本过高（约150-500美元/克）；ii) 高温高湿环境下的运行不稳定性。本研究首次报道了采用无机CuFeO2黄铁矿型纳米颗粒作为空穴传输层的高光热湿稳定性低成本PSCs。该材料凭借优异的空穴迁移率和无需添加剂的特性，使最佳性能电池实现了15.6%的功率转换效率（PCE）且迟滞效应可忽略。虽然其PCE低于螺-OMeTAD对照电池（19.1%），但未封装的CuFeO2基电池在最大功率点（MPP）跟踪连续光照1000小时后仍保持初始效率的85%以上，而对照电池效率骤降至约10%。更重要的是，对照电池在70℃以上环境性能快速衰减，而CuFeO2基电池在暗态85℃环境下经200小时仍保持约80%初始效率，展现出卓越稳定性。除显著提升抗光老化和热应力稳定性外，该电池在80±5%相对湿度下也表现出优异的储存稳定性，初始PCE保留率超过90%。总体而言，本研究有力证明了无机空穴传输材料在实现长期稳定低成本PSCs商业化应用中的潜力。
关键词： 钙钛矿太阳能电池（PSC）、运行稳定性、CuFeO?黄铁矿型纳米颗粒、无机空穴传输材料（HTM）、热与湿气稳定性
更新于2025-09-12 10:27:22
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[IEEE TENCON 2019 - 2019年IEEE第十区会议(TENCON) - 印度科钦(2019.10.17-2019.10.20)] TENCON 2019 - 2019年IEEE第十区会议(TENCON) - 稳定、环保且高效钙钛矿太阳能电池分析
摘要： 高效有机卤化物钙钛矿太阳能电池（PSC）采用有机空穴传输材料（HTM）和铅基吸收层。然而有机HTM成本高昂且稳定性差，加之铅具有强毒性并对环境有害。本文利用SCAPS-1D软件建立以无机CuI为空穴传输层、CH3NH3SnI3为吸收层、SnO2为电子传输层的PSC数值模型，通过改变吸收层厚度、掺杂浓度及缺陷密度分析器件性能，并优化HTM的掺杂浓度与电子亲和能参数。研究发现重掺杂（超过10^16 cm^-3）吸收层会因复合速率提升导致效率下降，同时确定约10^14 cm^-3为最佳吸收层缺陷密度。综合所有优化参数后，最终器件效率可达24.22%。本分析结果将为设计高效、环保且稳定的PSC提供重要参考。
关键词： SCAPS-1D、二氧化锡、钙钛矿太阳能电池、无机空穴传输材料、CH3NH3SnI3、功率转换效率
更新于2025-09-12 10:27:22
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掺杂三氧化钨的碳电极在环境条件下介观钙钛矿太阳能电池中的性能表现
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSC）的稳定性常受有机空穴传输材料（HTMs）影响。本研究报道了以WO3作为无机空穴传输材料用于碳电极，从而提升环境条件下制备的PSC稳定性的效果。该电池采用环境条件下的序贯制备工艺，依次沉积介孔TiO2/Al2O3/CH3NH3PbI3功能层后，再覆盖掺杂WO3纳米颗粒的碳电极。通过测试不同浓度WO3纳米颗粒作为空穴传输材料掺杂于碳对电极中的情况，发现其对电池环境稳定性的影响存在差异：当WO3体积浓度为7.5%时，器件获得最大10.5%的光电转换效率，在光照环境下环境稳定性达约350小时，效率保持初始值的80%；而更高WO3浓度（对应9.5%效率）的器件在常压光照条件下可稳定工作约500小时，效率仅衰减约15%。本工作为提升碳基钙钛矿太阳能电池稳定性提供了有效方案，且未影响其光电转换效率，具有应用前景。
关键词： 无机空穴传输材料、稳定性、钙钛矿太阳能电池、碳电极、三氧化钨、环境条件
更新于2025-09-12 10:27:22
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孔增强型Cu(Cr,M)O?纳米晶体用于全无机CsPbBr?钙钛矿太阳能电池
摘要： 全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池（PSC）是平衡当前有机-无机PSCs高效率与低稳定性问题的理想方案。在钙钛矿/电极界面设置无机空穴传输层可在不牺牲空气稳定性的前提下减少载流子复合。通过增加间隙氧有效提升空穴传输特性的M位取代p型无机Cu(Cr,M)O2（M = Ba2+、Ca2+或Ni2+）纳米晶体能高效提取钙钛矿中的空穴。采用FTO/c-TiO2/m-TiO2/CsPbBr3/Cu(Cr,M)O2/碳结构的无机CsPbBr3 PSC效率达10.18%，当向钙钛矿卤化物中掺杂Sm3+离子时效率进一步提升至10.79%，远高于无空穴传输层的7.39%。未封装的Cu(Cr,Ba)O2基PSC在80%湿度下存放60天、80℃环境存放40天或光照7天后均表现出卓越的空气稳定性。
关键词： CsPbBr3、无机空穴传输材料、全无机钙钛矿太阳能电池、长期稳定性、钙钛矿
更新于2025-09-11 14:15:04
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孔增强型Cu(Cr,M)O?纳米晶体用于全无机CsPbBr?钙钛矿太阳能电池
摘要： 全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池（PSC）是平衡当前有机-无机PSCs高效率与低稳定性问题的理想方案。在钙钛矿/电极界面设置无机空穴传输层可在不牺牲空气稳定性的前提下减少载流子复合。通过增加间隙氧含量增强空穴传输特性的M位取代p型无机Cu(Cr,M)O2（M = Ba2+、Ca2+或Ni2+）纳米晶体能有效从钙钛矿中提取空穴。采用FTO/c-TiO2/m-TiO2/CsPbBr3/Cu(Cr,M)O2/碳结构的全无机CsPbBr3 PSC实现了10.18%的效率，当向钙钛矿卤化物中掺杂Sm3+离子后效率提升至10.79%，远高于无空穴传输层的7.39%。未封装的Cu(Cr,Ba)O2基PSC在80%湿度下存放60天、80℃环境存放40天或光照7天后均表现出优异的空气稳定性。
关键词： CsPbBr3、无机空穴传输材料、全无机钙钛矿太阳能电池、长期稳定性、钙钛矿
更新于2025-09-11 14:15:04