印刷太阳能电池电子传输层

一项研究发表在杂志上亚博网站下载调查了3 d打印技术的使用为光伏设备制造电子传输层。

研究:具有电子传输层钙钛矿太阳能电池。图片来源:Thongsuk7824 / Shutterstock.com

3 d打印技术是一个关键的新兴技术的21个^圣世纪。最近,3 d打印技术已经广泛探索了在太阳能电池组件的制造和材料,另一个关键技术,有助于应对气候变化的紧急情况。亚博网站下载

电子传输层

电子传输层是至关重要的组件在光伏太阳能电池钙钛矿设备。他们photo-generated电子捕获和传输层的导电接触。使用最广泛的电子传输层材料钙钛矿TiO的太阳能电池₂,由于其优越的热、化学稳定、成本低、丰度和化学的鲁棒性。

此外,其传导带非常符合钙钛矿材料。亚博网站下载

(一个)俯视图;(b)横截面扫描电镜图像;和(c)x射线衍射模式的具有c-TiO₂层。图片来源:陆,D et al .,材料亚博网站下载

TiO的首选结构₂电子传输层是一个紧凑的TiO的双分子层₂电影和介孔TiO₂层。这个形态达到一个电源转换效率超过25%。然而,挑战存在于这种材料影响其性能在长时间的紫外线照明,光可以降低它。此外,电荷转移效率低下导致电荷复合和滞后的问题。

众多的策略被提出并研究克服这些问题,与不同程度的成功。这些包括掺杂、制造石墨烯/ TiO₂复合材料界面工程,表亚博网站下载面钝化。

将这些策略不能有效抑制扫描方向滞后的现象。出于这个原因,选择运输材料正在接受调查,因为这些可能提供解决这些挑战。亚博网站下载

替代电子传输材料亚博网站下载

最近的研究证明了增强型电荷传输SrTiO等替代材料的性质亚博网站下载₃和SnO₂。SrTiO₃显示一个类似TiO隙₂和良好的乐队与钙钛矿对齐。重组问题是由于材料的高电子迁移率降低。

研究已经证明,由于SrTiO的更大的规模₃纳米粒子、yabo214电子传输层材料基于他们显示增强的开路电压和短路密度较低。亚博网站下载

然而,也有一些与SrTiO挑战₃。石墨烯/ SrTiO₃复合电子传输层补偿材料的低电流密度。设计与紧凑SrTiO钙钛矿的太阳能电池₃的电子传输层较小的颗粒可以提高其稳定性,提高电子传递。yabo214

其他策略,如掺杂已经探索了提高太阳能电池的稳定性和光伏性能与这些电子传输层。

横截面扫描电镜的图像设备(一个)S1, (b)S2, (c)S3, (d)S4, (e)S5, (f)一个spin-coated TiO₂的PSC。图片来源:陆,D et al .,材料亚博网站下载

SnO₂良好的化学和电气性能,使它的一个有吸引力的替代材料电子传输层。它具有深导带和高电子迁移率。这两个属性提高电子从钙钛矿的开采和运输层。

此外,它保持它的稳定长期的紫外线光照下,宽禁带。最近的研究开发技术,如掺杂和利用梯度夹层SnO增强稳定性和光伏性能₂的钙钛矿太阳能电池。

利用3 d打印技术制备钙钛矿太阳能电池电子传输层

3 d打印技术,近年来引起人们在各种各样的行业由于其低成本、可持续性操作简单,可定制性的部分,和精细的制造工艺。3 d打印流程很容易扩展到工业的水平。

使用3 d打印钙钛矿制造太阳能电池大规模有助于减少浪费和原材料的消耗。亚博网站下载它远比传统的旋转涂布可持续且经济有效的方法。

3 d打印技术近年来被广泛研究钙钛矿的制造太阳能电池组件和材料包括电极和钙钛矿吸收器。亚博网站下载》中发表的研究中写道亚博网站下载材料,作者特别关注3 d具有电子传输层。

研究已经确定了研究喷墨印刷TiO的缺乏₂电子传输层的光伏太阳能电池,3 d印刷SnO很少研究₂电子传输层,没有打印SrTiO文学₃层。

(一个四氯乙烯,b挥发性有机化合物,c)JSC, (d基于mp-SrTiO)已经被FF₃etl具有与SrTiO₃不同浓度的纳米油墨。数据来自9每种类型的设备。图片来源:陆,D et al .,材料亚博网站下载

作者认为,他们的知识,只有一项研究进行3 d印刷SnO₂电子传输层。best-reported设备效率为18.8%。因此,有著名的研究可能扩大印刷电子传输层的数量在未来。

这项研究提出了各种3 d印刷过程的电子传输层将增强他们的属性。研究领域包括墨水优化设计、薄膜均匀性、和设备性能。此外,溶剂用于促进纳米颗粒分散的重要性并调查研究。研究中的一个重要发现是,助溶剂油墨显示有益的干燥特性,帮助创建一个统一的膜的形成。

作者指出,电子传输层印刷过程开发的这项研究将用于未来的工作将探索全3 d印刷钙钛矿的使用太阳能电池。

进一步的阅读

陆,D et al . (2021)具有电子传输层钙钛矿太阳能电池(在线)亚博网站下载14 (24)| mdpi.com。可以在:https://www.mdpi.com/1996-1944/14/24/7525

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