一个螺旋型的自组装孔运输单层,用于高效和稳定的倒立矿太阳能电池和模块
Xianfu Zhang1,2, Botong Li1, Shaochen Zhang3
1Beijing Key Laboratory of Novel Thin-Film Solar Cells, North China Electric Power University Beijing 102206 China liuxuepeng@ncepu.edu.cn dingy@ncepu.edu.cn.
Energy & environmental science
|December 9, 2024
概括
一种新型的螺旋型自组装单层 (SAM) 改进了矿太阳能电池 (PSC) 的孔承载材料 (HTM). 这种新的SAM提高了统一性和效率,从而在大型设备中提高了功率转换效率 (PCE).
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 太阳能光伏发电是如何实现的
- 有机电子 有机电子
背景情况:
- 自组装单层 (SAM) 对于在反转矿太阳能电池 (PSC) 中推进孔承载材料 (HTM) 至关重要.
- 在基板上SAM分布不均显著阻碍PSC的性能,特别是在大规模应用中.
- 现有的SAM在实现统一的覆盖范围和最佳电子特性以实现有效的电荷传输方面面临挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的螺旋型SAM,以提高反转PSC的性能和可扩展性.
- 调查分子结构对SAM聚合和基质定的影响.
- 通过优化SAM设计,增强孔挖掘并减少PSC中的重组损失.
主要方法:
- 合成和描述一个新的螺旋型SAM,4PA-spiro,具有正交螺旋[acridine-9,9'-fluorene]骨架和酸基组.
- 在分子配置,聚合和基质均性方面,对4PA-spiro与参考SAM (4PACz) 的比较分析.
- 使用4PA-spiro作为HTM的倒置PSC和模块的制造和性能评估,包括效率和稳定性测量.
主要成果:
- 与4PACz相比,4PA-spiro表现出一个扭曲的配置,具有更大的硬质障碍,有效地抑制分子间聚合,并促进均的基质定.
- 4PA-spiro的优化最高占有分子轨道 (HOMO) 水平促进了优异的孔提取和减少非辐射重组.
- 基于4PA螺旋的PSC实现了25.28%的功率转换效率 (PCE) (为0.05cm2的24.81%获得认证),表现优于4PACz (22.10%).
- 大面积设备 (1.0厘米2) 和模块 (29.0厘米2) 显示高的PCE分别为24.11%和21.89%,表明出色的可扩展性和稳定性.
结论:
- 新型螺旋型SAM,4PA-spiro有效地解决了在倒置PSC中均SAM分布的挑战.
- 4PA-spiro可显著改善PCE和长期稳定性,适用于小型和大型设备.
- 这种SAM为商业化高效,稳定和可扩展的倒立矿太阳能电池和模块提供了有前途的候选人.
