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oe1(光电查) - 科学论文

106 条数据
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  • 协同界面能带排列优化与缺陷钝化实现高效简易结构钙钛矿太阳能电池

    摘要： 高效无电子传输层钙钛矿太阳能电池（ETL-free PSCs）凭借其低成本简化设计，能极大推动钙钛矿电池的大面积柔性应用。然而ETL层的缺失通常会导致氧化铟锡（ITO）/钙钛矿界面能级失配，限制电荷转移与收集，造成严重能量损失和器件性能低下。为此，研究引入极性非共轭小分子修饰剂，通过固有偶极作用（经光电子能谱和开尔文探针力显微镜验证）降低ITO功函数并优化界面能级排列。由此形成的无势垒ITO/钙钛矿接触界面既促进高效电荷转移，又抑制非辐射复合，使器件同时获得更高的开路电压、短路电流密度和填充因子。最终功率转换效率从12.81%大幅提升至破纪录的20.55%，达到先进ETL结构钙钛矿电池水平。同时界面缺陷钝化与电荷积累抑制使器件稳定性增强，迟滞效应降低。这项工作通过简易电极修饰实现界面电子结构调控，为发展高效、柔性、可回收的低成本简化型ETL-free PSCs提供了新途径。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池、能级排列、功函数、非共轭小分子、电子传输层

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 可溶液加工的镉掺杂氧化锌纳米粒子作为电子传输层，通过提高导电性和透光率实现高性能聚合物太阳能电池

    摘要： 本工作通过掺杂不同浓度的镉（Cd）制备了具有高电荷传输能力的氧化锌（ZnO）纳米粒子电子传输层（ETLs）?；赑TB7-Th:PC71BM活性层和不同浓度镉掺杂氧化锌（CZO）作为ETLs的反式聚合物太阳能电池被成功制备。当ZnO薄膜中Cd含量优化时，器件光电转换效率（PCE）较纯ZnO基电池提升约14.7%。镉掺杂氧化锌（CZO）可作为太阳能电池应用中优质透明电极的理想候选材料。

    关键词： 高电导率、镉掺杂、电子传输层、氧化锌纳米粒子、倒置聚合物太阳能电池

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 氟化富勒吡咯烷作为有机-无机和全无机钙钛矿太阳能电池的通用电子传输材料

    摘要： [6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PC61BM）已被广泛用作倒置结构有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PeSCs）和全无机钙钛矿太阳能电池的电子传输材料（ETM）。然而，由于PC61BM电导率较低且对钙钛矿的钝化效果较差，其性能仍有待提升。本研究通过改进的1,3-偶极环加成反应合成了两种全氟苯基取代富勒烯吡咯烷——2-(全氟苯基)-5-苯基-C60-富勒烯吡咯烷（FP-i）和2,5-双(全氟苯基)-C60-富勒烯吡咯烷（FP-ii），并将其作为ETM引入基于有机-无机杂化钙钛矿（CH3NH3PbCl3-xIx）和全无机钙钛矿（CsPbI2Br）的倒置PeSCs中。采用FP-i和FP-ii的PeSCs展现出优异的光伏性能和器件稳定性，其表现优于或可比拟PC61BM器件?；硌芯勘砻?，FP-i和FP-ii具有更高的电导率、更显著的钝化能力及增强的疏水性，尽管其最低未占分子轨道（LUMO）能级略低。这些结果表明，FP-i和FP-ii可作为有机-无机杂化和全无机PeSCs的通用ETM，其性能优于或可比拟传统ETM材料PC61BM。

    关键词： 倒置钙钛矿太阳能电池，富勒烯衍生物，钝化效应，器件稳定性，电子传输层

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过Cs2CO3掺杂TiO2提升开路电压以实现高性能稳定钙钛矿太阳能电池

    摘要： 有机-无机金属卤化物钙钛矿因其优异的光电特性和较高的太阳能电池效率引起了科学界的关注。本报告首次展示了Cs2CO3掺杂TiO2作为钙钛矿太阳能电池（PSCs）中高效电子传输层（ETL）的应用。值得注意的是，优化后的Cs2CO3掺杂TiO2薄膜展现出更佳的润湿性，这有助于钙钛矿薄膜的沉积，并通过降低功函数改善了TiO2/钙钛矿界面。X射线衍射研究表明，掺杂器件中的钙钛矿薄膜结晶性更优。采用Cs2CO3掺杂TiO2作为ETL制备的太阳能电池实现了19%的效率，并具有更好的稳定性。

    关键词： 电子传输层、二氧化钛、钙钛矿太阳能电池、稳定性、碳酸铯

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 用于钙钛矿太阳能电池的二氧化钛表面改性

    摘要： 氧化钛（TiO2）通常被用作常规结构钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电子传输层（ETL）；然而，它存在固有缺陷，如电子迁移率低和陷阱态密度高。实践证明，通过表面化学改性来增强关键电子传输特性是一种简便高效的方法，从而可提升器件性能。本综述总结了平面PSCs中TiO2表面改性的最新进展，阐明了不同改性剂在提升器件性能中的作用机制，揭示了改性剂的化学与电子结构对TiO2特性的影响规律，这为开发新型TiO2改性材料以实现高效PSCs提供了新思路。

    关键词： 二氧化钛、钙钛矿太阳能电池、器件性能、表面改性、电子传输层

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 两性离子非洗涤剂磺基甜菜碱修饰的SnO?作为倒置有机太阳能电池的高效电子传输层

    摘要： 氧化锡（SnO?）因其优异的电学光学特性——包括合适的能带能级、高电子迁移率及高透明度——已被广泛认可为光电器件中高效的电子传输层（ETL）。本研究报道了一种简单而有效的界面工程策略：通过低温溶液法并采用两性离子非离子型表面活性剂磺基甜菜碱3-(4-叔丁基-1-吡啶鎓)-1-丙磺酸盐（NDSB-256-4T）修饰SnO?电子传输层，成功制备出高效稳定的倒置有机太阳能电池（iOSCs）。研究发现NDSB-256-4T能降低SnO?的功函数，从而提升电子向iOSCs阴极的提取与传输效率；同时该修饰剂可钝化作为复合中心的SnO?缺陷，显著改善器件性能；此外还能优化SnO?与活性层间的界面接触。因此，相较于纯SnO?器件，SnO?/NDSB-256-4T复合电子传输层能实现更高的光电转换效率（PCE）和更优的器件稳定性。基于P3HT:PC60BM体系的iOSCs采用SnO?/NDSB-256-4T（0.2 mg/mL）作为ETL时，平均PCE达3.72%（较纯SnO?器件2.79%提升33%），且在未封装条件下空气中存放5周后仍保持初始效率的90%以上。在PTB7-Th:PC70BM体系扩展应用中，SnO?/NDSB-256-4T（0.2 mg/mL）ETL使器件平均PCE高达8.22%，而纯SnO?器件仅4.45%。这表明采用两性离子修饰SnO?电子传输层是获得高效稳定iOSCs的有效途径。

    关键词： 倒置有机太阳能电池（iOSCs）、两性离子非洗涤剂磺基甜菜碱（NDSB-256-4T）、氧化锡（SnO2）、功率转换效率（PCE）、电子传输层（ETL）

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 通过CaTiO3界面修饰提升钙钛矿太阳能电池的光伏性能

    摘要： ETL/钙钛矿界面对于钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光伏性能至关重要，因为它在电子传输和电荷复合中起着关键作用。在此，我们轻松制备了一种超薄CaTiO3层并将其插入mp-TiO2和钙钛矿层之间。由于修饰诱导的陷阱钝化效应和优化的能级排列，电子传输得到促进，同时电荷复合被有效抑制。因此，冠军器件获得了19.12%的最高光电转换效率（PCE），光伏性能得到提升。此外，修饰还改善了PSCs的稳定性，即使在环境条件下暴露1000小时后，仍能保持约85%的初始效率。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池，电子传输层，界面修饰

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 使用1,7-二取代苝二酰亚胺衍生物作为电子传输层构建高效聚合物太阳能电池

    摘要： 无机电子传输层与活性层及超薄膜有机材料的兼容性差，成为采用高通量卷对卷(R2R)工艺制备高质量聚合物太阳能电池的重大障碍。通过引入1,7-二取代苝二酰亚胺衍生物PDIH、PDIC和PDIN作为电子传输层，成功制备出新型高效聚合物太阳能电池。值得注意的是，当光活性层采用聚[3-己基噻吩]-2,5-二基(P3HT)与富勒烯受体[6,6-苯基-C71-丁酸甲酯](PC71BM)复合时，PDIN能显著提升电池光电转换效率——基于ZnO透明阴极的太阳能电池效率为1.5%，而采用PDIN电子传输层的无阴极电池效率达2.1%。性能提升归因于：PDIN中的N原子与氧化铟锡(ITO)的O原子相互作用降低了ITO功函数，增强了内建电场，从而降低电子传输势垒并提升阴极电子提取能力；活性层适宜的粗糙度增大了与阳极界面层的接触面积，提高了空穴传输效率。这些实验结果表明，PDIN作为电子传输层材料具有合成工艺简便、成本较低的优势，是极具应用前景的新型高效材料。

    关键词： 聚合物太阳能电池、电子传输层、苝二酰亚胺衍生物、氧化铟锡、功率转换效率

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 改进氧化物/钙钛矿异质结接触以实现低温高效稳定的全无机CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池

    摘要： 氧化物/钙钛矿异质结接触对于实现高性能稳定的钙钛矿太阳能电池（PSCs）至关重要。然而ZnO/钙钛矿异质结接触的发展受限于ZnO/有机-无机钙钛矿界面较差的化学兼容性。相比之下，ZnO/无机钙钛矿异质结接触在全无机PSCs中展现出应用潜力。本研究在低于150℃的低温工艺下成功制备了基于ZnO/钙钛矿异质结接触的全无机CsPbI2Br PSCs，获得了14.78%的优异光电转换效率，开路电压（Voc）高达1.21V，填充因子（FF）更是达到非凡的81.42%。与SnO2基PSCs相比，ZnO电子传输层与钙钛矿之间更优的能带排列产生了更大的内建电势，从而具备更优异的电子提取能力和有效的界面复合抑制。更好的钙钛矿薄膜质量及ETL/钙钛矿界面接触使ZnO基钙钛矿器件具有更优的空气和热稳定性。这些研究证实了ZnO作为电子传输层在全无机钙钛矿太阳能电池中具有无限可能。

    关键词： 氧化锌，低温，界面，全无机CsPbI2Br，电子传输层

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 利用钛酸锶（SrTiO3）电子传输层提升钙钛矿太阳能电池的电荷提取效率与稳定性

    摘要： 电荷传输层对钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能具有重要影响。迄今为止，二氧化钛的致密层和介孔骨架已成为优良的电子传输层（ETL），实现了创纪录的功率转换效率（PCE）。然而，这些ETL需要在400°C以上烧结，这使其无法应用于柔性器件和硅异质结叠层等低温场景。此外，TiO?在长时间光照下的不稳定性也是一个关键问题。本文展示了低温处理的钛酸锶（STO）作为ETL的优异特性，实现了19% PCE的PSCs。STO是一种宽带隙透明无机钙钛矿。与其他低温处理中间层相比，STO减少了紫外和可见光范围的寄生吸收，提升了电子传输效率，并大幅增强了器件稳定性——在持续白光照射1000小时后仍保持约80%的初始效率。

    关键词： 钙钛矿太阳能电池、稳定性、低温加工、钛酸锶、电子传输层

    更新于2025-09-12 10:27:22