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新型高效率和高稳定性钙钛矿/有机集成太阳电池光伏性能研究 被引量：1
1
作者 孟婧 高博文 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期346-354,共9页
钙钛矿/有机集成太阳电池具有宽带隙的钙钛矿活性层吸收高能量的光子,较低能量的光子可以透过钙钛矿层并被窄带隙的有机活性层吸收.即通过引入可见光区的钙钛矿材料和近红外(near-infrared,NIR)有机半导体材料组成的体异质结(bulk heter... 钙钛矿/有机集成太阳电池具有宽带隙的钙钛矿活性层吸收高能量的光子,较低能量的光子可以透过钙钛矿层并被窄带隙的有机活性层吸收.即通过引入可见光区的钙钛矿材料和近红外(near-infrared,NIR)有机半导体材料组成的体异质结(bulk heterojunction,BHJ),在保持钙钛矿型器件高开路电压的同时,也可以获得有机电池增强的短路电流密度.将窄带隙有机活性层PC_(20)BDTDPP:PC_(71)BM直接沉积在CH_(3)NH_(3)PbI_(3)上制备成钙钛矿/有机集成太阳电池.CH_(3)NH_(3)PbI_(3)/PC_(20)BDTDPP:PC_(71)BM集成太阳电池可以扩宽钙钛矿的吸收光谱,提高近红外光的吸收利用.结果表明,集成太阳电池的短路电流密度提升到23.90 mA/cm^(2),光响应扩宽到920 nm,外量子效率在可见光区达到85%,在近红外区域(800—900 nm)亦接近55%,器件能量转换效率高达20.30%,最佳器件的积分电流密度和近红外区的外量子效率以及能源转换效率均是目前报导的钙钛矿/有机集成太阳电池中的最高值,在室温25℃和湿度30%的环境下,器件的效率经过350 h以后,下降到初始效率的95%,表现出极佳的器件稳定性.研究结果表明:通过材料组合和器件结构优化来提高钙钛矿太阳电池对于近红外光的吸收,以及提升钙钛矿/有机集成太阳电池性能的策略是一种有效的方法.为将来开发高效率和高稳定性的钙钛矿/有机集成电池提供了理论指导和实验基础. 展开更多
关键词 钙钛矿/有机集成太阳电池 近红外吸收 外量子效率 迟滞效应
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基于聚合物非富勒烯体系PM6:Y6的钙钛矿/有机集成太阳电池光伏性能优化
2
作者 孟婧 高博文 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期304-313,共10页
通过工艺创新和薄膜优化技术成功制备基于CH_(3)NH_(3)PbI_(3)/PM6:Y6(BTP-4F)的钙钛矿/有机集成太阳电池(IPOSCs).通过添加剂1-8二碘辛烷DIO的调控和热退火处理,极大优化CH_(3)NH_(3)PbI_(3)/PM6:Y6混合薄膜质量和获得层间欧姆接触.与... 通过工艺创新和薄膜优化技术成功制备基于CH_(3)NH_(3)PbI_(3)/PM6:Y6(BTP-4F)的钙钛矿/有机集成太阳电池(IPOSCs).通过添加剂1-8二碘辛烷DIO的调控和热退火处理,极大优化CH_(3)NH_(3)PbI_(3)/PM6:Y6混合薄膜质量和获得层间欧姆接触.与此同时,近红外区有机层的空穴和电子迁移率为8.3×10^(-3)cm^(2)/(V·s)和8.8×10^(-3)cm^(2)/(V·s),可以和可见区钙钛矿层的空穴和电子迁移率相匹配,实现在微观通路上达到载流子运输平衡,导致器件具有高短路电流密度Jsc和高填充因子FF.另外,通过优化聚合物非富勒烯体系PM6:Y6质量比例混合成膜,使得薄膜中的非辐射复合位点密度和载流子复合明显减少,使得电子和空穴的提取和传输更加高效,能够提供更大的驱动力来改善载流子传输,同时形成更宽的耗尽区来抑制载流子复合以提高器件的开路电压Voc.优化的集成太阳能电池的短路电流密度提升到25.88 A/cm^(2),开路电压Voc增加到1.18 V,填充因子FF达到80%,光响应扩宽到950 nm,外量子效率在可见光区达到90%,最佳能量转换效率高达24.42%,这是目前报道的IPOSCs中的最高效率之一.结果表明,通过可见区材料和近红外区聚合物非富勒烯体系材料组合和器件结构优化来增强钙钛矿太阳电池对于近红外光的吸收,从而提升IPOSCs性能是一种有效的手段和方法.为将来开发高效率IPOSCs奠定了实验工艺和构建理论基础. 展开更多
关键词 钙钛矿/有机集成太阳电池 聚合物非富勒烯体系 载流子运输平衡 非辐射复合
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