充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池低溫制備空穴傳輸型反向結(jié)構(gòu)鈣鈦礦材料
2017-9-8 9:53:54??????點(diǎn)擊：
【引言】
近年來(lái)，由于低廉的生產(chǎn)成本和高能量轉(zhuǎn)換效率，充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池備受關(guān)注。常見(jiàn)的充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池有兩種結(jié)構(gòu)，即介孔型鈣鈦礦和具有反向平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦。其中，介孔型充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率（最高可達(dá)22.1%），但由于其在制備過(guò)程中需要高溫?zé)Y(jié)（~500℃），對(duì)基底材料的選擇較為苛刻，且生產(chǎn)過(guò)程中能耗較大。與之相比，具有反向平面結(jié)構(gòu)的充電機(jī)充電蓄電池生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)容易，具有穩(wěn)定性良好、滯后現(xiàn)象不顯著等特點(diǎn)。目前很多反向結(jié)構(gòu)的充電機(jī)充電蓄電池由PEDOT:PSS/鈣鈦礦/PCBM異質(zhì)結(jié)構(gòu)成，其穩(wěn)定性會(huì)受到PEDOT:PSS酸性的影響。為了避免這一影響，許多充電機(jī)充電蓄電池用Cu2O、CuI、CuSCN、NiOx、CuOx等金屬化合物來(lái)替代PEDOT:PSS作為空穴傳輸層，盡管這樣能保證材料的穩(wěn)定性，但充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池的能量轉(zhuǎn)化效率往往有所降低。因此低溫制備出高效穩(wěn)定的充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池成為了研究人員的當(dāng)務(wù)之急。
【成果簡(jiǎn)介】
近日來(lái)，日本國(guó)立材料科學(xué)研究所韓禮元和上海交通大學(xué)楊旭東（共同通訊作者）在Advanced Energy Materials上發(fā)表了題為“Stable Inverted Planar Perovskite Solar Cells with Low-Temperature-Processed Hole-Transport Bilayer”的文章，重點(diǎn)介紹了該團(tuán)隊(duì)在低溫制備反向結(jié)構(gòu)充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池方面的最新進(jìn)展。文章指出，可以通過(guò)引入穩(wěn)定的rGO層和聚三芳胺層來(lái)提高鈣鈦礦薄膜的性能。該太陽(yáng)能充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池由基底材料/ITO/rGO/聚三芳胺/CH3NH3PbI3/PCBM/浴銅靈/銀復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，在通光孔徑面積為1.02cm2的條件下，柔性和剛性基底上充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率分別為15.7%和17.2% 。此外，這種太陽(yáng)能充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池具有出色的光照穩(wěn)定性，在100mW·cm-2光照500小時(shí)候后，仍保持90%的能量轉(zhuǎn)換效率。
【圖文導(dǎo)讀】
圖一：充電機(jī)充電蓄電池的結(jié)構(gòu)與表征
(a)ITO，PTAA, rGO, rGO/PTAA的透射光譜
(b)充電機(jī)充電蓄電池結(jié)構(gòu)
(c)充電機(jī)充電蓄電池能級(jí)
(d)rGO,rGO,rGO/PTAA作為空穴傳輸層的J-V曲線
二：MAPbI3 膜的SEM照片
(a)ITO/rGO基底上的MAPbI3表面SEM照片
(b)ITO/rGO/PTAA基底上的MAPbI3表面SEM照片
(c) ITO/rGO基底上的MAPbI3斷面SEM照片
(d) ITO/rGO/PTAA基底上的MAPbI3斷面SEM照片
三：MAPbI3的吸收光譜和PL譜圖
(a) MAPbI3在玻璃，ITO/rGO,ITO/rGO/PTTA基底上的吸收光譜
(b) MAPbI3在玻璃，ITO/rGO,ITO/rGO/PTTA基底上的XRD
(c) MAPbI3在玻璃，ITO/rGO,ITO/rGO/PTTA基底上的穩(wěn)態(tài)PL譜圖
(d) MAPbI3在玻璃，ITO/rGO,ITO/rGO/PTTA基底上的TRPL譜圖
四：充電機(jī)充電蓄電池的性能測(cè)試
(a) 以rGO 和rGO/PTAA為基底的太陽(yáng)能充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池的光照穩(wěn)定性
(b)柔性充電機(jī)充電蓄電池在聚乙烯萘二甲酸/ITO基底上的照片
(c)柔性充電機(jī)充電蓄電池的J-V曲線
(d)20個(gè)不同柔性充電機(jī)充電蓄電池的光能轉(zhuǎn)換效率
【小結(jié)】
本文通過(guò)向反向結(jié)構(gòu)充電機(jī)充電蓄電池中引入rGO/PTAA雙層結(jié)構(gòu)，提高了充電機(jī)充電蓄電池的穩(wěn)定性。其中rGO層對(duì)近紫外光區(qū)有強(qiáng)烈吸收，而PTAA層可作為rGO的缺陷補(bǔ)充層。這種雙層結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦晶粒的增大，進(jìn)而減小晶界數(shù)量，提高光捕獲率。此外不同材料的能級(jí)梯度也會(huì)有效防止空穴傳輸材料和鈣鈦礦界面處的載流子復(fù)合，促進(jìn)載流子的傳輸。在通光孔徑面積為1.02cm2的條件下，柔性和剛性基底上充電機(jī)充電太陽(yáng)能蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率分別為15.7%和17.2%，并且光照穩(wěn)定性良好。
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