使用Ce-Doped SnO2的电子传输层,以最大限度地减少矿太阳能电池中开放电路电压损失
Shamim Ahmmed1,2, Yulu He1, Md Emrul Kayesh1
1Photovoltaic Materials Group, Center for Green Research on Energy and Environmental Materials, National Institute for Materials Science (NIMS), 1-2-1 Sengen, Tsukuba 305-0047, Ibaraki, Japan.
ACS applied materials & interfaces
|June 12, 2024
概括
在氧化锡 (SnO2) 电子输送层 (ETL) 中引入 (Ce) 合物显著提高了矿太阳能电池 (PSC) 的性能. 这种增强解决了电压损失,并提高了用于高效太阳能转换的稳定性.
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.
- 半导体物理 半导体物理
背景情况:
- 氧化锡 (SnO2) 是矿太阳能电池 (PSC) 中常见的电子输送层 (ETL).
- 由于表面缺陷和不利的能量水平,SnO2 ETLs遭受开放电路电压 (VOC) 耗尽.
- 这些问题限制了PSC的整体功率转换效率 (PCE) 和稳定性.
研究的目的:
- 通过修改SnO2ETL来抑制PSC中的VOC损失.
- 通过使用新型ETL,提高PSC的性能和稳定性.
- 调查 (Ce) 兴奋剂对SnO2特性和PSC设备指标的影响.
主要方法:
- 在锡氧化物 (SnO2) 中加入 (Ce) 补充剂,以产生Ce-SnO2 ETL.
- 使用SnO2和Ce-SnO2ETL的PSC的制造和表征.
- 分析电子特性,表面缺陷和设备性能 (VOC,PCE,歇斯底里).
主要成果:
- Ce化使SnO2的传导带最小值更接近矿,减少VOC损失.
- Ce-SnO2 ETL被动化了表面缺陷,并提高了电子传输速度.
- 具有Ce-SnO2 ETL的PSC实现了23.0% (0.09厘米2) 和22.9% (1.0厘米2) 的PCE,改善了VOC和降低了歇斯底里.
- 通过进一步优化,在表面处理后,VOC为1.19V,PCE为23.3% (0.09厘米2).
- 在环境条件下,未封装的设备在2000小时内保持超过90%的初始PCE.
结论:
- 兴奋剂是一种有效的策略,可以提高PSC中的SnO2ETL的性能和稳定性.
- Ce-SnO2 ETLs显著降低VOC损失和歇斯底里,导致更高的PCEs.
- 开发的基于Ce-SnO2 ETL的PSC显示出出色的长期稳定性,为实际应用铺平了道路.
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