NML研究文章 | 高效钙钛矿太阳能电池:TiO2薄膜的低温软膜水解沉积

【引言】
TiO2作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光电转化效率已经达到22.7%,超过了商业化的晶硅电池。然而传统PSCs的TiO2层的制备工艺往往需要经过高温烧结处理,或者难以批量化,大大限制了其在大规模柔性器件等领域的应用。

本文亮点

1   开发了一种简便的低温软膜覆盖水解沉积方法制备TiO2薄膜。

2   制备的TiO2薄膜具有致密、均匀、大面积、针状形貌特征。

3   以此薄膜作为电子传输层制备的钙钛矿太阳能电池模块,能量转换效率高达14.01%。


内容简介

国家千人计划上海交通大学韩礼元教授与陈汉老师等人开发了一种简便的低温水解沉积方法,可批量制备大面积TiO2薄膜,此方法将TiCl4前驱体溶液包裹在软膜和预加热的基体之间,形成密闭的水解环境,低温75°C下合成了致密、均匀、大面积、针状的TiO2薄膜。通过优化制备工艺,所制备的钙钛矿PSC模块(4×4 cm2)的光电转化效率达到14.1%。该研究为低温、高效、批量制备TiO2薄膜并实现工业应用提供了新的途径。


图文导读

1  软膜覆盖法辅助制备TiO2薄膜的形貌

TiO2薄膜的厚度与前驱体浓度相关:TiCl4前驱体浓度分布为0.2, 0.4和0.6 M时,对应TiO2层的厚度分别为20, 45,和 80 nm。

2  不同厚度TiO2电子传输层PSCs的J-V特性

随着TiO2电子传输层厚度的增加,PSCs光电转化效率先增加后降低。3   PSC模块最佳光电转化效率基于软膜覆盖法辅助水解沉积TiO2薄膜,制备了尺寸4 × 4 cm2的PSC组块,该模块的开路电位Voc为6.12 V,短路电流密度Jsc为3.48 mA/cm2,填充系数高达0.658,整体转换效率为14.01%


作者简介

主要研究方向:
光电材料及器件的开发;太阳能电池。

主页:

http://smse.sjtu.edu.cn/jiaogongdenglu.asp?id=254


研究领域:
新型低成本太阳能电池(钙钛矿太阳电池、染料敏化太阳能电池)。

主页:

http://smse.sjtu.edu.cn/jiaogongdenglu.asp?id=256


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