通过化减少矿太阳能电池中的能量扰乱

科学领域:

• 材料科学
• 可再生能源
• 太阳能发电

背景情况:

• 像PCBM这样的富勒烯衍生物是矿太阳能电池 (PSC) 中常见的电子传输材料.
• PCBM的局限性包括高能耗障碍,不充分的被动化,聚合和不稳定的形态,阻碍PSC的效率和寿命.
• 开发先进的电子传输层对于高性能PSC至关重要.

研究的目的:

• 设计和研究新型的富勒二作为反向PSC的电子传输层 (ETL).
• 用富勒二 (FP-Cn) 代替PCBM,以克服其固有的局限性.
• 评估FP-Cn结构对分子排序,能量失调,形态和设备性能的影响.

主要方法:

• 合成一系列具有不同链长度的富勒二FP-Cn (n=4,8,12).
• 分子排序,表面粘附和ETL的能量失调的特征.
• 使用FP-Cn和PCBM作为具有不同矿组成的ETL的倒置PSC的制造和性能测试.
• 在运行压力下 (湿度,热量,长期运行) 评估装置的稳定性.

主要成果:

• 与其他二氧化物和PCBM相比,FP-C8显示出更好的分子排序和对矿表面的粘附性.
• 基于FP-C8的设备实现了更高的功率转换效率 (PCE):21.69% (Cs0.05FA0.90MA0.05PbI2.85Br0.15) 和冠军的23.08% (FAPbI3).
• FP-C8 ETL导致了更好的电子提取,传输和减少电荷重组.
• FP-C8装置表现出增强的湿度和热稳定性,在1200小时后保持96%的效率,显著超过PCBM (60%在670小时后).

结论:

• 富勒二,特别是FP-C8,为反向PSC中的电子传输层提供了一个有前途的替代品.
• FP-C8的平衡设计优化了分子相互作用,减少了能量失调,并增强了形态稳定性.
• 基于FP-C8的PSC实现了创纪录的效率和卓越的运行稳定性,为商业化铺平了道路.