钙钛矿光伏电池是一种颠覆性的新型太阳能技术。
自2009年首次报道以来,该技术引起了科学界和工业界的广泛关注,并逐渐发展成为一个热门技术领域。
柔性钙钛矿电池是该领域的重要发展方向。
与刚性器件相比,柔性器件除了实现高光电转换效率和高工作稳定性外,还需要面对由其柔性带来的机械稳定性问题。
接口工程是实现高效稳定的钙钛矿电池的重要手段。
通常,引入新的功能层以优化能级布置并抑制界面缺陷,从而提高电池装置效率和工作稳定性。
但是,新接口的引入很容易破坏原始接口的机械完整性,这对于在使用过程中需要反复弯曲的柔性设备尤其不利。
因此,在光电功能和机械学的结合方面稳定的接口的设计对于提高柔性装置的连续操作力和抗反复弯曲性是必不可少的。
香港浸会大学周源源研究组与布朗大学NitinP.Padture研究组,大连理工大学石岩涛研究组,清华大学王立铎研究组合作发表论文&#39 ;具有高操作稳定性和机械鲁棒性的高效钙钛矿太阳能电池的互穿接口'通过控制预沉积的有机胺,在Nature Communications上进行。
卤素-二氧化钛复合电子传输层和富碘化钙钛矿层的扩散反应成功地制备了新型的渗透界面结构。
研究表明,该界面可通过形成电场增强的异质结来促进载流子的分离和传输,并提高器件效率(灵活性20.1%)和操作稳定性。
更重要的是,这种设计有效地改善了界面的机械结合,并通过反复的循环弯曲增强了界面的抗疲劳性。
基于此,该设备在经过2500次重复的弯曲循环后仍保持初始效率的85%。
数字。
渗透性钙钛矿/电子传输层界面设计概念:基于电子传输层中预添加的有机胺卤化物与钙钛矿层中过量的碘化铅之间的界面扩散反应。
这项工作使用各种高分辨率的表征技术,对可渗透钙钛矿-电子传输层界面的结构特征,电荷转移特征和机械公差特征进行深入研究:1.结构特征:透射电子显微镜成像和纳米级元素分析结果表明,钙钛矿有效地渗透到电子传输层中,并且有理由证明钙钛矿层中过量的碘化铅与电子传输层中保留的有机卤化物之间发生了界面反应,这导致钙钛矿相渗透到电子传输层中以获得可渗透的界面。
2.电荷转移特性:紫外光电子能谱结果显示了可渗透设计在界面上的能级跃迁效应。
此外,开尔文探针原子力显微镜用于研究界面的电位分布。
结果表明,较大的电势差和较宽的耗尽区在渗透界面更有利于光生载流子的分离和传输,这也是瞬时的。
证实了该界面在荧光光谱中的更快的荧光衰减。
3.机械公差特性:除了通过监视重复弯曲过程中柔性装置的效率来判断柔性装置的机械公差外,还可以使用不同弯曲阶段的界面横截面扫描特性来确定微观状态改变。
结果表明,在重复弯曲1000次之后,钙钛矿和电子传输层在常规膜中彼此剥离,并且随着弯曲次数的增加,剥离现象变得更加严重。
尽管基于可渗透界面的膜在反复弯曲后具有裂纹,但是剥离现象明显得到抑制。
这项工作的研究人员希望将来对可渗透界面的形成机理进行深入研究,并开发出新方法来实现可渗透界面的精确设计。