通过色功能化的富勒伦重建和热压处理进行双功能优化,以提高碳基矿太阳能电池的性能

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.
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 碳基矿太阳能电池 (C-PSC) 为传统光伏提供了一个有希望的低成本替代方案.
• 提高C-PSC的效率和长期稳定性仍然是商业化的一个关键挑战.
• 接口工程是优化电荷传输和最大限度地减少C-PSC中的能量损失的关键.

研究的目的:

• 开发一个双功能接口工程战略,以提高C-PSC的性能.
• 研究化学修饰和热压对C-PSC效率和稳定性的联合影响.
• 探索新的富勒烯衍生物,用于同时重建电子输送层 (ETL) 和矿结晶指导.

主要方法:

• 通过普拉托反应合成一种新型烯衍生物C60-CN,其中包含一个蓝功能组.
• 采用一种双重策略,包括用C60-CN进行化学修饰和热压处理.
• 描述SnO2电子输送层 (ETL) 和矿膜的特性.
• 使用工程接口的C-PSC的制造和性能测试.

主要成果:

• 加入C60-CN有效地使SnO2ETL中的氧气空缺被动化,并改善了矿膜的质量.
• 热压缩优化了接口接触,促进了矿再结晶,降低了缺陷密度.
• 优化的C-PSC实现了15.78%的功率转换效率 (PCE),比控制装置提高了29.34%.
• 由于抑制离子迁移和减少非辐射重组,观察到设备稳定性的提高.

结论:

• 双接口工程策略,结合C60-CN修改和热压,显著提高C-PSC的效率和稳定性.
• 这种方法为在室温下制造高性能,低成本的矿太阳能电池提供了可行的途径.
• 这些发现证明了合理的分子设计和物理处理对推进矿太阳能电池技术的潜力.