富勒-特皮里丁衍生物的创新设计和合成,用于在倒置矿太阳能电池中增强电子传输
Cheng En Cai1, Prabakaran Mani2, Yen-Chung Feng1
1Department of Chemical Engineering, National Chung Hsing University, Taichung 402, Taiwan.
ACS applied materials & interfaces
|March 11, 2025
概括
烯衍生物C60TPY通过改善电子传输层来增强矿太阳能电池,从而提高效率和稳定性. 这项研究强调C60TPY是提高光伏性能的优质添加剂.
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
- 有机化学 有机化学
背景情况:
- 电子输送层 (ETL) 对于高效的矿太阳能电池 (PVSC) 是至关重要的.
- 富勒烯衍生物通常用于ETL,但它们的性能可能受到形态学和缺陷被动化的限制.
- 优化ETL是提高电力转换效率 (PCE) 和PVSC稳定性的关键.
研究的目的:
- 合成和研究烯衍生物 (C60tBu,C60TPY,C60TPY-Cl) 作为PC61BM基ETL的添加剂,用于反向PVSC.
- 评估这些添加剂对ETL形态,缺陷被动化和光伏整体性能的影响.
- 为了阐明在C60TPY中2.2':6',2" - - 特皮里丁 (TPY) 部分的作用,以改善设备特性.
主要方法:
- 三种富勒烯衍生物的合成:C60tBu,C60TPY和C60TPY-Cl.Cl.
- 制造含有这些富勒烯衍生物的ETL的倒置PVSC.
- 描述ETL形态,晶体缺陷,紫外线吸收,电荷重组和电子移动性的特征.
- 对PVSC的性能测试,包括功率转换效率 (PCE),开路电压 (VOC),短路电流密度 (JSC) 和填充因子 (FF).
主要成果:
- C60tBu和C60TPY改善了ETL形态,并在甲基酸 (MAPbI) 层中被动化了晶体缺陷.
- 与C60tBu相比,C60TPY表现出更高的被动性,从而提高了晶体质量,吸收和电子流动性.
- 使用C60TPY的PVSC实现了PCE的20.10%,VOC的1.07V,JSC的24.85mA cm-2,和FF的75.6%,在450小时后80%的PCE保留.
结论:
- 烯衍生物C60TPY通过改进ETL形态和缺陷被动化,显著提高了倒置PVSC的性能和稳定性.
- 在C60TPY中的TPY部分对于其优越的被动化效果至关重要,这是C60TPY-Cl的性能下降所证明的.
- C60TPY代表了开发高效率和稳定的矿太阳能电池的有前途的添加剂.
