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学术快讯:氯化钠掺杂PEDOT:PSS实现高填充因子钙钛矿太阳能电池

2017-12-19 22:43  点击:[]

近年来, 以CH3NH3PbI3为代表的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其突出的光电性能和高光电转换效率而受到研究者们越来越多的关注。其中PEDOT:PSS作为一种传统的空穴传输材料,其具有高透光率、良好的热稳定性以及和钙钛矿匹配的能级,被广泛的应用于反式的平面钙钛矿太阳能电池结构中。但是,以往的研究很少关注PEDOT:PSS的表面属性对钙钛矿晶体生长和器件性能的影响。


 

 

重庆大学动力工程学院孙宽研究员和李猛老师团队通过NaCl对PEDOT:PSS进行掺杂。这一方法不仅改善了PEDOT:PSS本身的导电性,同时通过其表面分布的NaCl小晶体改善了上层钙钛矿薄膜的质量。通过这种简单的方式同时提高了填充因子(高达81.9%)和开路电压,使钙钛矿电池的性能从平均的15.1%提升到了17.1%,最高达到18.2% 且基本没有出现迟滞现象。作者通过系统的分析对比阐明了电池性能提升的本质可归因于两方面: ① NaCl的掺杂导致了PEDOT和PSS的相分离,从而提高了电导率和空穴提取能力;② 基本一致的NaCl和MAPbCl3晶格参数(不匹配度低于<2%)和 (001)面匹配的氯原子排列使得PEDOT:PSS 表面分布的NaCl作为种子诱导形成了均匀的具有一定(001)取向的钙钛矿薄膜。该研究能很好的与印刷技术相兼容,从而实现高效率和晶体取向可调的钙钛矿太阳能电池的量产。

该成果近期发表在ACS Applied Materials & Interfaces(http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b14592)。博士生胡立俊为第一作者。项目得到了国家自然科学基金委、重庆市科委、重庆大学以及低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室的基金支持。

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