为稳定高效的基于碳电极的矿太阳能电池选择孔运输层
Kausar Ali Khawaja1, Wenjun Xiang1, Jacob Wall1
1Materials Science and Engineering Program, School for Engineering of Matter, Transport and Energy, Arizona State University Tempe AZ 85287 USA fengyan@asu.edu.
RSC advances
|April 29, 2025
概括
选择正确的孔输送层 (HTL) 是基于碳的矿太阳能电池 (C-PSC) 的关键. 螺旋OMeTAD提供了高效率,而CuSCN为C-PSC提供了更好的长期稳定性.
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.
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 矿太阳能电池 (PSC) 显示出高效率,但长期稳定性不佳.
- 基于碳的PSC (C-PSC) 提供了一种具有成本效益和稳定的替代方案,但性能落后于基于贵金属的设备.
- 优化碳/矿接口对于C-PSC的性能至关重要,孔输送材料 (HTM) 的选择是关键因素.
研究的目的:
- 系统地研究常用的孔运输层 (HTL) 对基于碳的矿太阳能电池 (C-PSC) 的性能和稳定性的影响.
- 确定最佳的HTL,以平衡C-PSC中的功率转换效率 (PCE) 和运行稳定性.
主要方法:
- 使用三个不同的HTLs制造和表征C-PSCs:Spiro-OMeTAD,CuSCN和PTAA.
- 通过测量功率转换效率 (PCE) 来评估性能.
- 在环境条件下500小时的稳定性测试.
主要成果:
- 基于Spiro-OMeTAD的C-PSC实现了最高的PCE19.29%.
- 基于CuSCN的C-PSC表现出卓越的稳定性,在500小时后保留了~60%的初始性能,尽管PCE较低11.94%.
- 基于PTAA的C-PSC显示中度PCE (12.92%),但显著降解 (~35%的剩余效率).
结论:
- 高线选择对C-PSC的效率和稳定性都具有关键的影响.
- CuSCN为增强C-PSC稳定性提供了一个有希望的HTL,而Spiro-OMeTAD在实现更高功率转换效率方面表现出色.
- 需要进行进一步的研究,以优化HTL用于商业上可行的C-PSC,这些C-PSC结合了高性能和长期耐用性.


