强烈局限于空间的自组装单层用于高性能矿太阳能电池
Dongyang Li1, Qiming Yin2, Zhiwei Ren3
1Department of Materials Science and Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China; Department of Electric and Electronic Engineering, Research Institute for Smart Energy (RISE), Photonic Research Institute (PRI), The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong 999077, China; SUSTech Energy Institute for Carbon Neutrality, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China; Guangdong-Hong Kong-Macao Joint Laboratory for Photonic-Thermal-Electrical Energy Materials and Devices, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China; Guangdong Provincial Key Laboratory of Energy Materials for Electric Power, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China.
自组装单层 (SAM) 的空间限制提高了矿太阳能电池的稳定性和性能. 这种分子设计策略克服了脱吸和降解,从而产生了耐用和高效的设备.
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.
- 有机电子 有机电子
背景情况:
- 自组装单层 (SAM) 对于高效逆矿太阳能电池 (IPSC) 是至关重要的.
- SAM 的运行稳定性不佳阻碍了 IPSC 的商业化.
- 目前的SAM面临着分子脱落,热降解和溶剂耐受性的挑战.
研究的目的:
- 提高IPSC中的SAM的作战稳定性.
- 开发一个分子设计原则,以提高SAM性能.
- 调查空间限制对SAM耐用性和界面特性的影响.
主要方法:
- 设计和合成了一种用于SAM形成的定制分子 (MeO-PABDCB).
- 使用了强大的外平面和密集的内平面包装,以限制空间.
- 研究了π-π堆叠距离和界面粘合.
- 使用工程 SAM 制造的 IPSC.
- 进行了稳定性测试,包括热循环和长时间最大功率点跟踪.
主要成果:
- 工程SAM证明了抑制分子吸附和增强的热/溶剂耐受性.
- MeO-PABDCB与ITO和矿层形成了强大的纽带,促进了π-π堆叠 (3.72 Å).
- 封闭的SAM结构减轻了界面应变,改善了孔挖掘.
- 获得了 26.54% 的冠军 PCE,填充因子为 86.4%.
- 设备在运行1000小时后保持了90%的效率,在250个热循环后保持了90%以上的效率.
结论:
- 空间封闭是一种可行的策略,用于在矿光电子中创建持久的SAM.
- 开发的分子设计原理导致高效和稳定的IPSC.
- 这种方法解决了关键的稳定性限制,为商业化铺平了道路.
