Antisolvent添加剂喷洒的太阳能电池

在《华尔街日报》最近发表的一篇文章ACS应用能源材料亚博网站下载,研究人员讨论了antisolvent添加剂喷洒治疗的协同作用和添加剂掺杂增强光伏特性spray-coated钙钛矿太阳能电池。

研究:协同作用的影响增强光伏性能Spray-Coated钙钛矿太阳能电池通过添加剂掺杂和Antisolvent添加剂喷洒治疗。图片来源:贝尔KA彭日成/ Shutterstock.com

背景

水晶半导体称为有机-无机杂化钙钛矿引发了很多感兴趣的可能是太阳能电池的建筑材料。研究人员正致力于开发有效的集约生产制造过程环境条件下为了使钙钛矿适合广泛使用。

喷雾技术一直积极用于存款在钙钛矿的太阳能电池活性层,允许大规模的生产。提高钙钛矿的光电性能和稳定性,电荷复合,薄膜形态,以及缺陷密度都必须被控制。添加剂工程可以有效地改变电影的一代,钙钛矿晶体生长和钙钛矿缺陷钝化。

Antisolvent滴可以用来介绍non-fullerene有机半导体功能含氰基的和羰基化合物为钙钛矿电影装饰颗粒边界内大部分电影和钝化的陷阱,导致钙钛矿设备的稳定性和光伏性能提高。的spray-coated钙钛矿层钝化缺陷并提高了性能是由结合这两种添加剂工程流程。

关于这项研究

在这项研究中,作者调查了antisolvent喷洒治疗methylammonium醋酸(MAAc)添加剂掺杂钙钛矿前体溶液,混合non-fullerene小分子半导体制备的添加剂(DCDTT)氯苯超声波spray-coated钙钛矿的电影。通过添加剂工程、喷涂方法被用来创建密集的晶体,并使钝化表面晶界周围发现的缺陷状态。

团队说明MAAc钙钛矿电影,一起antisolvent DCDTT治疗,提高结晶度,减少陷阱状态和晶界。这些发现表明,添加剂添加到一个可伸缩的喷涂生产钙钛矿的电影有钝化的影响的方法。

研究人员描述的MAAc钙钛矿前体溶液添加剂和non-fullerene稠环dicyclopentadithienothiophene-derived小分子DCDTT anti-solvent步骤中作为添加剂的环境准备钙钛矿电影利用超声波喷涂方法。

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添加用于提高结晶度,提高电荷传输效率,较低的缺陷密度和电荷复合。在喷涂过程中,MAAc加入前体的解决方案创建methylammonium碘化铅(MAPbI₃钙钛矿。第二,在半导体DCDTT post-spraying治疗,小分子引入antisolvent步骤。

作者使用Vilsmeier-Haack条件与POCl对待融合噻吩的核心₃为一个中间醛的生产。诺文葛耳缩合合成醛与2 - (5 6-dichloro-3-oxo-2 3-dihydro-1H-inden-1-ylidene)丙二腈DCDTT。的化学特征目标DCDTT及其对应的中间进行了研究使用¹³C NMR,¹H核磁共振和质谱分析。表面形态和设备性能进行调查与有机铵non-halide盐如MAAc-containing前兆。顶视图扫描电子显微镜(SEM)被用来检查的表面地形MAPbI MAAc-doped和控制₃钙钛矿的电影。

观察

相当于倒钙钛矿太阳能电池能量转换效率要大得多比控制装置(PCE)的17.18%,10.04%的PCE。在环境情况下,七天之后协同作用的additive-modified钙钛矿设备保留85%的初始PCE。

后暴露在环境温度30 - 40%相对湿度为七天,倒钙钛矿结构太阳能电池处理MAAc和DCDTT添加剂获得更好功率转换效率(PCE)比控制装置和PCE下跌了15%。该设备的收购PCE被发现spray-coated最高的之一MAPbI₃基于平面钙钛矿太阳能电池。

增加增加了电影MAPbI的质量₃钙钛矿通过形成MAAc-based中间和Pb DCDTT协调交互^{2 +}。优化设备有17.18%的PCE当MAAc DCDTT 2毫克毫升¹在氯苯浓度。此外,经过七天的存储环境设置,未优化的环境稳定装置保持原来的PCE的85%。该两步additive-treated技术增加了反平面钙钛矿太阳能电池的设备性能。这两种方法一起工作来创建一个齐次钙钛矿层晶粒尺寸较大,结晶度增加,以及缺陷钝化。

结论

总之,本研究阐明协同相加作用的重要性由前体化学计量学和anti-solvent提供治疗钙钛矿电影喷雾沉积发展一个高效、稳定的太阳系。

作者观察到两者的联合行动对钙钛矿化合物有一个积极的影响太阳能电池的光电性能和稳定性。他们还认为,当采用可伸缩的喷涂生产方法,这项工作可以用作参考添加剂工程生产高四氯乙烯和稳定性。

源

陈卢铁荣Afraj, s . N。在香港,s . H。,等。协同作用增强的光伏性能的Spray-Coated钙钛矿太阳能电池通过添加剂掺杂和Antisolvent添加剂喷洒治疗。ACS应用能源材料(2022)。亚博网站下载https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.1c03485

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