新型銅基空穴傳輸層材料在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池上的應(yīng)用研究.pdf

1、近幾年，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展迅猛，其光電轉(zhuǎn)換效率已從最初的3.8％提高至超過(guò)20％，如此迅猛的發(fā)展使其受到了科學(xué)界廣泛的關(guān)注，已經(jīng)成為了最熱門的研究領(lǐng)域之一。常規(guī)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池通常采用二氧化鈦?zhàn)鳛殡娮觽鬏攲?，spiro-OMeTAD作為空穴傳輸層。但是，二氧化鈦需要采用高溫?zé)崽幚恚⑶襰piro-OMeTAD的價(jià)格昂貴，這限制了鈣鈦礦電池的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是無(wú)法應(yīng)用于柔性襯底。為了克服這些缺點(diǎn)，人們發(fā)展了倒置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池，器

2、件的滯后效應(yīng)較小并且效率高達(dá)18％。在倒置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池中，PEDOT∶PSS由于具有較高的導(dǎo)電性、較高的透光率和高功函而成為最常用的空穴傳輸材料。但是，PEDOT∶PSS具有酸性和吸水性，導(dǎo)致器件穩(wěn)定性降低。在本論文中，我們證明低成本、可以溶液處理的銅基材料，比如CuI、CuOx，可以替換常用的PEDOT∶PSS作為倒置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池的空穴傳輸材料，并且能夠提升器件的效率和穩(wěn)定性。我們首次將CuI作為空穴傳輸層用于

3、倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，不僅提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率，并且還大大提高了器件在空氣中的穩(wěn)定性。以CuI為空穴傳輸層的電池效率為13.58％，開路電壓為1.04V，短路電流密度為21.06mA/cm2，填充因子為62.0％;相比之下，以PEDOT∶PSS為空穴傳輸層的電池開路電壓為0.93 V，短路電流密度為19.36mA/cm2，填充因子為73.8％，效率為13.28％。在穩(wěn)定性的測(cè)試中，在無(wú)封裝的條件下，以CuI為空穴傳輸層的電池在空

4、氣中存放14天后，其效率仍保持在90％以上;而以PEDOT∶PSS為空穴傳輸層的電池僅為最初效率的27％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低成本、可以溶液處理的CuI有望取代PEDOT∶PSS廣泛應(yīng)用于倒置結(jié)構(gòu)平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池。
　　我們將低溫溶液處理的CuOx作為空穴傳輸層來(lái)替換PEDOT∶PSS，不僅提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率，也大大提高了器件的光穩(wěn)定性。采用CuOx作為空穴傳輸材料的器件，其光電轉(zhuǎn)換效率為13.62％，開路電壓為0.96V，