2019-04-15 21:42:01
研究人员详细研究了钙钛矿太阳能电池的界面

由ICIQ的Palomares集团牵头的合作加深了对钙钛矿太阳能电池材料改变对其性能影响的理解。发表在同行评审期刊“能源与环境科学”上的研究结果将为太阳能电池组件的设计提供信息,从而提高其商业吸引力。

基于钙钛矿的太阳能电池是迄今为止发展最快的太阳能技术。自从它们于2009年首次使用以来,钙钛矿太阳能电池以低生产成本实现了高效率(在标准太阳辐射下超过22%)。虽然大多数钙钛矿组件都经过优化,但仍有改进的余地。特别是参考所用的空穴传输材料(HTM)。

来自ICIQ的Palomares和Vidal集团的研究人员,巴塞罗那材料研究所(ICMAB-CSIC)和IMDEA Nanocienca的表面和界面物理化学小组的合作,揭示了钙钛矿太阳能观察到的差异背后的原因。通过比较具有紧密化学和物理性质的四种不同HTM来表现电池性能。

变化不大可能很强大

基于钙钛矿的太阳能电池正在接近在工作条件下被视为潜在商业产品所必需的稳定性。主要关注的是使用的材料 - 特别是spiro-OMeTAD,这是最广泛使用的HTM,易于降解。因此,目前的研究重点是寻找替代方案。 “科学家们多年来一直在设计可以取代螺-OMeTAD的新分子。寻找具有与螺-OMeTAD相似的电学和光学特性的分子,并希望得到类似的结果。但是在测试新的HTM时,不是得到类似的结果,因此我们决定理解为什么会发生这种情况,“Palomares集团的博士后研究员,该论文的第一批作者之一NúriaF。Montcada解释道。

研究人员意识到,根据它们在溶液中的性质,选择具有取代螺-OMeTAD作为HTM的潜力的新分子。然而,在功能性太阳能电池中,这些分子以薄膜的形式制备,其表面又与其他材料接触,形成界面。所创建的界面可以赋予分子性质的变化。

通过与ICMAB科学家的合作,测量每个HTM层在钙钛矿太阳能电池上的表面功能,发现“Spiro-OMeTAD能级与电池的其他组分完全对齐,而能量景观不太有利于测试的新HTM分子的层数。太阳能电池堆中产生的表面和界面在功能器件性能中起着至关重要的作用,“ICMAB研究员Carmen Ocal说。

“我们必须意识到,钙钛矿-HTM界面可能会改变能量水平并产生不希望的能量不对准。我们已经证明分子的研究需要与分子的使用条件相匹配 - 否则分子设计只是反复试验,“蒙卡达说。

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