高效稳定的PEDOT:PSS基平面型钙钛矿太阳能电池

论文概述

钙钛矿太阳能电池(PSCs)因低成本和高效率引起了广泛关注,转换效率已经高达22.1%。在各种PSCs中,平面型PSCs是最有希望应用于柔性基底的易于集成的电池,其中具有反型结构的PSCs是目前比较热门的平面型PSCs。PEDOT:PSS是一种导电性能好的聚合物,作为空穴缓冲层常用于钙钛矿太阳能电池(PSCs)中,但是其稳定性一直是制约电池发展的重要瓶颈。PEDOT:PSS作为PSCs空穴传输层,因其吸湿性强,阻挡电子能力差,极大限制了PSCs的稳定性和能量转化效率(PCE)。鉴于此,华东师范大学的陈晓红老师课题组利用旋涂法在PEDOT:PSS表面形成一层散装分布的氧化石墨烯(GO)修饰层,明显增加了钙钛矿电池的效率和稳定性。研究表明,GO的酒精溶剂在旋涂过程中能部分去除PEDOT:PSS表面PSS材料,提高了PEDOT:PSS表面耐湿性,而且降低了钙钛矿层接触势垒。同时,经GO修饰PEDOT:PSS层表面具有优异的润湿性,有利于形成高质量钙钛矿层;而GO所具有的阻挡电子和增强空穴提取功能,极大抑制了界面处载流子复合。因此,相比参考电池效率11.9%,GO修饰的PEDOT:PSS基电池效率达到15.34%。同时,经GO修饰后的未封装电池在空气中放置39天后,其PCE仍保持原来的83.5%。
 

文章引用信息

Hui Luo, Xuanhuai Lin, Xian Hou, Likun Pan, Sumei Huang, Xiaohong Chen, Efficient and Air-StablePlanar Perovskite Solar Cells Formed on Graphene-Oxide-Modified PEDOT:PSS HoleTransport Layer. Nano-Micro Lett.(2017) 9: 39. http://dx.doi.org/doi.10.1007/s40820-017-0140-x
    
作者介绍
陈晓红,华东师范大学副研究员、硕士生导师,上海市浦江人才,上海市真空学会理事。获中科院长春光学精密机械与物理所凝聚态物理专业博士学位。曾在中科院北京半导体所、葡萄牙INESC-MN微系统和纳米技术研究所、美国罗切斯特大学、新加坡国立大学从事博士后和访问学者研究工作,现在华东师范大学纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心工作。主持多项国家自然基金面上项目和省部级项目,发表论文70余篇,引用超过1200多次。研究方向:有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、纳米材料、透明导电薄膜以及真空镀膜等。

主页链接:http://faculty.ecnu.edu.cn/s/211/main.jspy
     
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图文导读
        
图 1 a,b)PEDOT:PSS的SEM图像, c) XPS谱图 2  a,b)PEDOT:PSS钙钛矿型增长的SEM图,c,d)钙钛矿型薄膜生长的XRD图谱图 3 a)细胞结构示意图, b) PSCs横截面的扫描电镜图, c) PSCs的J – V曲线,d)  e PEDOT:PSS表面的UPS谱图

图 4  PSCs与 PEDOT:PSS的统计参数

图 5 a)在PEDOT:PSS层上的钙钛矿薄膜的紫外可见吸收光谱,b)钙钛矿薄膜的光致发光

图 6 a)-dV/dJ 与 (Jsc – J) -1,b) (Jsc – J)与 (V+ RsJ)的细胞线性拟合图,c)器件的尼奎斯特图

图 7 a) IPCE光谱,b) 细胞的Jph与Veff图

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