增材构造工程 改进PbI2框架,以实现高效和稳定的矿太阳能电池
Zhihao Guo1, Weixian Chen1, Huaxin Wang1
1Key Laboratory of Optoelectronic Technology & Systems (Ministry of Education), Chongqing University, Chongqing 400044, China.
Inorganic chemistry
|August 28, 2023
概括
将酸盐 (BU) 添加到酸 (PbI2) 前体溶液中,可以提高矿太阳能电池的性能和稳定性. 然而,二甲基 (DTBU) 的加入会对设备的效率和寿命产生负面影响.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可再生能源可再生能源是可再生能源.
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 化 (PbI2) 框架对于制造高效的双阶段矿太阳能电池至关重要.
- 了解对PbI2前体溶液的添加效应是提高矿薄膜质量和设备性能的关键.
研究的目的:
- 为了研究将两种基于尿素的分子 - - 酸盐 (BU) 和二酸盐 (DTBU) 加入到PbI2前体溶液中的影响.
- 为了将分子结构与对PbI2结晶,矿膜质量和太阳能电池性能的影响相关联.
主要方法:
- 用BU和DTBU添加剂合成和表征PbI2前体溶液.
- 使用经过处理的PbI2层制造和测试矿太阳能电池.
- 对矿薄膜的结构性质,缺陷密度和载体寿命的分析.
- 在受控的湿度和温度条件下进行长期稳定性测试.
主要成果:
- 由于其对称结构和C=O键,酸 (BU) 增强了PbI2结晶,导致矿薄膜的缺陷密度降低和载体寿命延长.
- 采用BU的设备实现了最大功率转换效率 (PCE) 23.50%,并在环境条件下 (30-40%湿度) 储存1300小时后保持了93%的初始效率.
- 具有扭曲的分子结构和C=S键的dithiobiuret (DTBU) 导致了较差的PbI2结晶,较低的矿膜质量,并显著降低了设备性能 (PCE < 10%) 和稳定性.
结论:
- 添加剂的分子结构和功能组在矿太阳能电池的性能中起着至关重要的作用.
- 像BU这样的对称分子可以促进改善PbI2结晶,从而提高矿薄膜质量,提高设备效率和稳定性.
- DTBU的非平面结构阻碍了结晶,对设备性能和长期运行稳定性产生负面影响,突显了矿太阳能电池开发中的分子设计的重要性.
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