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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 喷涂法制备的单分散SnO2微球薄膜作为高效介观钙钛矿太阳能电池的骨架层

    摘要： 介孔二氧化锡微球是一类极具前景的介观钙钛矿太阳能电池电子传输材料，但利用微球难以实现电子传输层所需的平整致密薄膜。本研究通过无表面活性剂溶剂热法合成了一系列高比表面积、良好结晶度的单分散二氧化锡微球。通过精确控制晶体生长过程，获得了直径约75、110和200纳米且粒径分布窄的微球，适用于构建仅数百纳米厚的电子传输层。针对常规旋涂过程中微球易从基底脱落的问题，采用喷雾涂覆法制备高质量电子传输层。结果表明，以75纳米二氧化锡微球作为电子传输层时，器件功率转换效率达16.85%，该高效能归因于快速的电子传输和抑制的电荷复合。为进一步提升电子传输层与钙钛矿层的电荷转移，向二氧化锡微球中引入石墨烯量子点后，最终获得17.08%的最佳效率。

    关键词： 单分散SnO2微球，电子传输层，喷涂法，钙钛矿太阳能电池

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 低温溶液燃烧法制备的Zn掺杂Nb2O5作为高效稳定钙钛矿太阳能电池的电子传输层

    摘要： 氧化铌（Nb2O5）因其优异的光学透过率和高载流子迁移率，已被证实是钙钛矿太阳能电池（PSCs）的理想电子传输层（ETL）材料。本文采用低温（200°C）溶液燃烧法制备用于PSCs的Nb2O5薄膜。在优化条件下，以Nb2O5为ETL的PSC获得了16.40%的功率转换效率（PCE）。此外，我们发现Zn掺杂Nb2O5可进一步提升器件效率。事实上，结果表明采用5 mol% Zn掺杂Nb2O5 ETL的PSC实现了17.70%的冠军PCE。值得注意的是，无论是Nb2O5基还是Zn掺杂Nb2O5基器件，其稳定性均显著优于传统高温烧结（~500°C）介孔TiO2基器件——在空气中储存20天后仍保持初始PCE的80%。相比之下，相同储存条件下TiO2 ETL器件的PCE在13天后就迅速降至初始值的30%。因此，本研究表明采用低温溶液燃烧法制备的Zn掺杂Nb2O5 ETL有望实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池、电子传输层、锌掺杂、氧化铌、低温合成、稳定性

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 阐明分流损耗对介孔钙钛矿太阳能电池性能的影响

    摘要： 介孔钙钛矿太阳能电池（MPSCs）存在多种载流子损失类型，其中分流损失通常占主导地位。本文系统研究了此类损失对甲基铵铅碘（MAPbI3）基MPSCs光伏性能的影响。MPSCs中的分流损失源于漏电流和非复合复合损失。我们同时证明，在FTO与介孔二氧化钛（m-TiO2）之间引入适当厚度的致密二氧化钛（c-TiO2）中间层可降低这些损失。由此，MPSCs在标准太阳光照射条件下展现出更高的开路电压（VOC）1.05 V、短路电流密度（JSC）23.27 mA cm?2以及光电转换效率（PCE）17.69%。器件性能提升归因于：(i) 高效的空穴阻挡，(ii) 漏电流减少，(iii) 电池内非复合复合损失的抑制。我们还详细讨论了c-TiO2层厚度对串联电阻（RS）、分流电阻（RSh）及非复合复合损失的影响。

    关键词： 非双生复合损失、串联与并联电阻、电子传输层、漏电流、钙钛矿太阳能电池

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 掺杂PbS量子点的TiO2纳米管对TiO2薄膜电子传输层性能的影响及其在提升钙钛矿太阳能电池效率中的应用

    摘要： 通过水热法和浸渍法成功制备了硫化铅量子点掺杂二氧化钛纳米管（PbS QDs-doped TNTs）。采用含PbS QDs掺杂TNTs的二氧化钛（TiO2）薄层作为电子传输层（ETL），以提高平面钙钛矿太阳能电池的效率。在传统TiO2层中引入具有高比表面积的一维纳米管结构，提供了特殊的单向电荷传输和高电荷收集能力。此外，在TNTs表面掺杂PbS QDs通过将TiO2的导带从-4.22 eV下移至-4.58 eV，改变了ETL的电子和光学特性，从而增强了向透明导电电极注入电子的驱动力。通过将分散在2-丁醇中的PbS QDs掺杂TNTs浓度从0.1 mg/mL调整至0.9 mg/mL，确定0.3 mg/mL为ETL沉积时与TiO2溶液混合的最佳浓度。采用最佳负载量的PbS QDs掺杂TNTs的钙钛矿太阳能电池表现出14.95%的功率转换效率，较原始TiO2薄膜作为ETL的电池（12.82%）显著提升。

    关键词： 硫化铅量子点（PbS QDs）、钙钛矿太阳能电池（PSCs）、二氧化钛纳米管（TNTs）、电子传输层（ETL）

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2019年第26届有源矩阵平板显示与器件国际研讨会(AM-FPD) - 日本京都(2019.7.2-2019.7.5)] 2019年第26届有源矩阵平板显示与器件国际研讨会(AM-FPD) - 采用板钛矿TiO?纳米粒子电子传输层实现全低温工艺的高效平面钙钛矿太阳能电池

    摘要： 电子传输层（ETL）是影响钙钛矿太阳能电池（PSCs）功率转换效率（PCE）的关键因素。低温制备ETL工艺因其在PSCs工业化大规模生产中实现低成本卷对卷工艺的潜力而备受关注。本研究展示了纯相单晶板钛矿TiO2纳米颗粒（BK TiO2 NPs）层作为PSCs ETL的低温（<180℃）制备工艺，并进行了不同浓度TiCl4处理（20mM、40mM、60mM和80mM）。采用低温工艺（<180℃）制备的BK TiO2 NPs使器件在平面型PSCs中实现了15.49%的最高功率转换效率，表明BK TiO2 NPs层可作为低温工艺制备的新型ETL候选材料。经优化，40mM TiCl4浓度对BK TiO2 NPs进行表面处理效果最佳，可提升PCE、增强重现性并抑制迟滞效应。推测40mM TiCl4处理改善了钙钛矿与BK TiO2 NPs层间的界面接触，促进了高效电荷提取。因此，本研究为全低温工艺制备低成本平面PSCs提供了重要技术路径。

    关键词： 电子传输层、钙钛矿太阳能电池、四氯化钛处理、板钛矿二氧化钛纳米颗粒、低温工艺

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • TiO?/WO?双层作为电子传输层，用于高效平面钙钛矿太阳能电池，效率超过20%

    摘要： 为提高钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能，关键在于抑制载流子复合并最小化透明电极/电子传输层（ETL）/钙钛矿吸光层界面的能量损失。本研究通过结合原子层沉积（ALD）技术与旋涂工艺，设计出由双层TiO?/WO?薄膜构成的ETL。ALD制备的TiO?底层可填补掺氟氧化锡（FTO）基底凹陷区域并使表面更平整，有效避免钙钛矿层与FTO基底间的漏电通道，从而抑制界面处的电子-空穴复合。此外，亲水性TiO?底层有助于形成均匀致密的WO?层，有利于钙钛矿层向ETL传输电子。同时，TiO?相对WO?更低的价带顶能级可显著增强空穴阻挡能力。采用优化后的7纳米TiO?/WO?双层作为ETL时，器件功率转换效率显著提升至20.14%，远优于单一WO?或TiO? ETL基电池。本研究为设计高效PSCs的超薄致密ETL提供了可行路径。

    关键词： 电子传输层、钙钛矿太阳能电池、二氧化钛、三氧化钨、原子层沉积

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 掺杂红碳量子点的SnO?复合材料用于高效稳定钙钛矿太阳能电池的电子迁移率增强

    摘要： 高效的电子传输层（ETL）对促进平面钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的载流子分离和电子提取起着关键作用。研究人员利用富含羧基和羟基的红碳量子点（RCQs）掺杂低温溶液法制备的SnO?，成功构建了一种复合ETL，使其电子迁移率从9.32×10??大幅提升至1.73×10?2 cm2 V?1 s?1（约20倍），达到目前改性SnO?报道的最高迁移率之一。基于该新型SnO? ETL的平面PSCs效率从无RCQs对照组的19.15%跃升至22.77%，且在25℃、40-60%湿度条件下存放1000小时后仍保持初始效率的95%以上，展现出优异的长期稳定性。这些突破性进展完全归功于新型ETL卓越的电子迁移率——它不仅能有效钝化ETL/钙钛矿界面缺陷/陷阱，还能促进大面积高结晶度钙钛矿的形成（具有更高相纯度和均匀性）。研究表明，这种廉价的RCQs作为简单而优异的添加剂，不仅能制备高效ETL用于稳定高性能PSCs，还可应用于其他钙钛矿基光电器件。

    关键词： 电子传输层、二氧化锡、平面钙钛矿太阳能电池、基于同步辐射的掠入射X射线衍射、红色碳量子点

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 通过合理设计体异质结电子传输层增强倒置钙钛矿太阳能电池的近红外光响应

    摘要： 如何将钙钛矿太阳能电池（PVSCs）的光电响应范围拓展至近红外（NIR）/红外光区，从而更高效地利用太阳辐射，已成为该领域极具吸引力的研究课题。本研究系统优化了倒置结构PVSC中典型的富勒烯电子传输层（ETL），以增强器件的近红外光电响应。通过向富勒烯ETL中引入低带隙非富勒烯受体（NFA），旨在拦截穿透器件的近红外光。然而，尽管该混合NFA能与富勒烯形成II型电荷转移，却因近红外光激发态解离效率低下而无法提升器件性能。研究发现，添加p型聚合物可有效解决该问题。三元体异质结（BHJ）ETL通过优化能级级联排列和提升空穴迁移率，显著增强了器件的近红外响应特性。进一步调控该BHJ ETL的形貌后，最终器件在800 nm波长处实现了40%的外量子效率，光电响应范围延伸至950 nm近红外区，贡献了约9%的总光电流。本研究揭示了一种提升倒置PVSC近红外响应的高效简易方法。

    关键词： 体异质结、电子传输层、倒置钙钛矿太阳能电池、非富勒烯受体、近红外光响应

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 磷酸钝化SnO2电子传输层用于高性能钙钛矿太阳能电池

    摘要： 氧化锡（SnO?）作为电子传输层（ETL）材料被广泛应用于钙钛矿太阳能电池（PSCs）中。然而，其高表面陷阱密度已成为限制PSC发展的关键因素。本研究采用磷酸消除SnO?表面悬挂键以提高电子收集效率。磷主要以链状磷酸基团形式存在于晶界处，通过键合消除了超过47.9%的Sn悬挂键。表面陷阱态的减少降低了电子传输势垒，在SnO?前驱体中磷酸浓度优化至7.4 at%时，电子迁移率提升约3倍。此外，随着磷酸浓度增加，沉积在磷酸钝化SnO?（P-SnO?）ETL上的钙钛矿层稳定性逐步提高。由于电子收集效率提升，P-SnO? ETLs能显著提高PSC的功率转换效率（PCE），最优器件PCE达21.02%。该简单方法可有效提升高性能PSCs用ETL的质量。

    关键词： 电子传输层、磷酸钝化、氧化锡、钙钛矿太阳能电池、电子收集效率

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 用于钙钛矿卤化物太阳能电池中稳健界面和稳定高光伏能量转换效率的纳米晶Nb:SrTiO?电子传输层可控合成

    摘要： 钙钛矿卤化物作为固态太阳能电池的高效光吸收材料极具吸引力，但其界面结构与光吸收层（钙钛矿卤化物）和电子传输层（ETLs）之间的缺陷仍限制着钙钛矿太阳能电池（PSCs）的稳定性和光伏能量转换效率。本文报道了钙钛矿卤化物与传统TiO?电子传输层材料界面处的紫外光诱导降解机制，并提出解决方案。研究表明该降解源于紫外光照下钙钛矿卤化物-ETL界面形成的氧空位——界面释放的氧原子通过引发化学反应加速钙钛矿卤化物分解。同时发现纳米晶SrTiO?（STO）电子传输层能在紫外光照射下实现高性能PSCs。具体而言，通过铌掺杂调控STO电子传输层电子结构，并可控去除铌掺杂STO表面析出的SrO相，可显著提升界面稳定性并维持高效光伏转换性能。此外，由于钙钛矿卤化物-STO ETL界面缺陷浓度低，基于STO的PSCs未表现出迟滞效应。

    关键词： 氧空位形成、电子传输层、钙钛矿氧化物、光稳定性、钙钛矿太阳能电池

    更新于2025-09-11 14:15:04