浴铜灵有机分子材料对钙钛矿薄膜表面的钝化作用

采用2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(浴铜灵,缩写:BCP)有机小分子作为钙钛矿薄膜与电子传输层之间的界面修饰层,从而使得反型结构的钙钛矿太阳电池性能得到显著改善。通过扫描电子显微镜研究发现:BCP分子可在钙钛矿薄膜样品表面的晶界间充分填充,推测其抑制了界面缺陷态的产生。进一步研究器件内部界面电荷的累积,并结合交流阻抗谱的分析,证实经BCP钝化的钙钛矿太阳电池中界面电荷的累积减少,光生载流子的复合被抑制,电池的光电转换效率由原来的15.7%提升到了17.4%。     

倒置钙钛矿太阳能电池电子传输层的研究进展

倒置钙钛矿太阳能电池因具有器件结构简单、迟滞效应小和制造成本低等优点，受到了研究人员越来越多的关注。电子传输层作为钙钛矿太阳能电池中的重要组成部分，其作用主要是传输电子和阻挡空穴。对电子传输层进行改性，可以有效解决其表面粗糙、能级不匹配、电子迁移率低等问题，从而提高器件的光电转换效率。本文从电子传输材料的选择、电子传输层的界面修饰、掺杂作用和改性三方面综述了电子传输层对倒置钙钛矿太阳能电池的性能的影响，并对今后倒置钙钛矿太阳能电池实现商业化做出了展望。     

PbI2对钙钛矿薄膜及太阳电池性能的影响

碘化铅(PbI₂)是两步法制备钙钛矿薄膜最常使用的金属卤化物前驱体,精确控制PbI₂在钙钛矿薄膜中的含量和空间分布以及优化PbI₂薄膜的形貌结构对于制备高效稳定的太阳电池具有重要意义。探索了PbI₂的浓度和退火方式对钙钛矿薄膜及太阳电池性能的影响。研究发现,PbI₂溶液的浓度不仅决定钙钛矿薄膜中PbI₂的含量,也影响钙钛矿的晶粒尺寸、取向及光学吸收等性质,从而导致器件性能的改变,当钙钛矿薄膜表面分布约45%的PbI₂时器件性能更佳。此外,PbI₂的形貌、结晶性和孔隙度受退火方式的影响显著,与溶剂退火相比,通过短暂的1 min热退火制备的PbI₂薄膜更有利于减少钙钛矿表界面缺陷,提升器件的开路电压,最终使器件的基础光电转换效率(PCE)可以提升至20.89%。上述研究结果有助于进一步优化钙钛矿太阳电池制备工艺,提升器件性能。     

阴极修饰层对ZnPc/C60有机太阳能电池性能的影响

研究了ZnPc/C60有机小分子太阳能电池阴极界面的修饰,采用LiF、Alq3和ZnPc作为修饰材料,分析不同修饰材料对器件性能和稳定性的影响。研究结果表明,引入适当厚度的修饰层不仅可以提高器件的性能,而且可以提高器件的稳定性。不同修饰材料表现出了不同的优势,用LiF修饰的器件填充因子提高了44%,Alq3修饰的器件转换效率提高了5倍,ZnPc修饰的器件开路电压最高并表现出良好的稳定性。最后,对相关机理进行了讨论。     

天然生物材料促进高性能钙钛矿太阳能电池的进展

钙钛矿太阳能电池（PeSCs）因其高效率、低成本和简单的制备工艺而被认为是最有前途的光伏技术之一。PeSCs的能量转换效率和稳定性很大程度上取决于钙钛矿薄膜的质量和器件中的界面,它们是PeSCs非辐射复合损失的主要来源。天然生物材料具有丰富的资源、无毒和生物相容性等优点,在改善PeSCs的钙钛矿层和界面方面显示出巨大的潜力。本文综述了利用天然生物材料实现高性能PeSCs的最新进展。首先讨论天然生物材料在钙钛矿薄膜的形貌优化、缺陷钝化和能级调控方面的作用;同时,讨论利用天然生物材料优化钙钛矿和电荷传输层之间的界面,以及构建可拉伸、可生物相容和可生物降解的电极的策略;最后,展望PeSCs在天然生物材料方面的进一步发展。     

快速响应的垂直结构二维钙钛矿光电探测器

制备基于二维钙钛矿(PEA)₂(MA)₄Pb₅I₁₆[PEA为C₆H₅(CH₂)NH₃, MA为CH₃NH₃]的垂直结构光电探测器,当二维钙钛矿薄膜厚度为280 nm时,器件的亮电流最大,500 nm处外量子效率达到90%,响应率达到0.37 A/W,探测率达到3.4×10¹² Jones(1 Jones=1 cm·Hz^1/2/W)。当二维钙钛矿薄膜厚度减小时,器件的响应时间没有持续减小,而在其厚度为80 nm时器件的响应时间最短,这是受载流子渡越时间和钙钛矿薄膜质量双重影响下的结果。在二维钙钛矿薄膜厚度为80 nm的基础上,通过减小器件的有效面积,其最终实现了113 ns的响应时间。本工作对推动低成本快速响应光电探测器的发展有着重要意义。     

基于不同自组装单层的酞菁氧钒薄膜晶体管

研究了不同界面修饰层对酞菁氧钒(VOPc)薄膜晶体管性能的影响。通过AFM图谱分析不同界面修饰层上VOPc薄膜的生长行为,通过半导体参数测试仪测试分析不同界面上器件的电学特性。实验结果表明,十八烷基三氯硅烷(OTS-18)修饰后生长的VOPc薄膜,比正辛基三氯硅烷(OTS-8)和苯基三氯硅烷(PTS)修饰后的薄膜晶体尺寸更大、质量更优;基于OTS-18修饰的底栅顶接触型VOPc有机薄膜晶体管,在4种结构器件中具有最高的场效应迁移率(0.51cm2/V·s),相对于未修饰的器件迁移率提高了近40倍。较长的烷基链能够有效地隔绝VOPc分子和二氧化硅之间的相互作用,利于形成大晶粒尺寸、少缺陷的优质薄膜,获得高迁移率的TFT器件。绝缘层表面自组装单分子层的厚度对其上薄膜的生长行为和相应器件的性能影响极为明显,这一结论对有机半导体薄膜生长和器件制备具有指导意义。     

PEO作阴极修饰层提高有机光伏电池的稳定性

采用聚氧化乙烯(PEO)作为聚合物太阳能电池的阴极修饰层,以P3HT:PCBM为活性层制备了聚合物本体异质结太阳能电池。考察了PEO的厚度对器件光伏性能及稳定性的影响。比较了加入PEO修饰层前后器件的稳定性,研究了采用PEO修饰层前后器件电阻的差异。结果表明:加入PEO作为阴极修饰层后器件的光电性能(JSC,VOC,FF,PCE)均有明显提高,而器件的串联电阻Rs则有了明显降低。没有阴极修饰层的器件的初始光电转换效率为1.92%,90 h后衰减为初始值的5%;而加入PEO修饰层后初始光电转换效率为3.36%,90 h后仅衰减为初始值的20%,光电转换效率提高了75%,稳定性提高了3倍。     

MoO3对有机太阳能电池性能影响的研究

采用MoO3作为阳极缓冲层,制备了结构为ITO/MoO3/P3HT/C60/Bphen/Ag的有机太阳能电池器件,研究了MoO3薄膜厚度对器件性能的影响。采用常用的等效电路模型,仿真计算得到MoO3缓冲层对器件串联电阻的影响。此外,测试了器件的吸收光谱,研究了MoO3缓冲层对器件光子吸收的作用。结果表明,在MoO3厚度为1 nm时,器件的短路电流密度、开路电压和填充因子都得到了提高。MoO3可以改善电极和有机层的界面接触性能,能够有效降低器件的串联电阻,提高载流子的传输和收集效率;同时,MoO3缓冲层透过率高,不会对器件的光吸收效率造成影响。     

接触电极功函数对反式锡基钙钛矿太阳能电池性能的影响

因反式锡基钙钛矿太阳能电池可避免J-V迟滞以及铅元素,基于SCAPS-1D设计结构为ITO/HTL/CH3NH3SnI3/PCBM/back-contact的反式锡基钙钛矿太阳能电池器件.其中NiO、Cu2O以及P3HT分别作为空穴传输层,探讨导电玻璃ITO功函数在4.6?5.0 eV范围内电池性能的变化,并分析Al、...     

基于富勒烯类材料太阳能电池研究进展

从太阳能电池基本原理、新材料合成、活性层和修饰层的工艺改进、器件结构多样化以及电极材料的选取及工艺等方面介绍了基于富勒烯类材料的有机太阳能电池的研究进展,并探讨了今后有机薄膜器件研究的发展趋势。     

电纺SnO2∶PVP复合纳米线/带制备及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

利用静电纺丝技术制备SnO₂∶聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纳米线(NW)和纳米带(NB),然后将其应用到钙钛矿太阳能电池(PSC)来提高器件性能。首先利用静电纺丝和高温氧化制备出表面光滑、分布均匀、覆盖率可控的SnO₂∶PVP NW,随后通过溶剂处理展宽得到SnO₂∶PVP NB。分别将其作为电子传输层应用于钙钛矿太阳能电池,器件结构为氧化铟锡(ITO)/SnO₂/SnO₂∶PVP NW (NB)/FAx MA1-x PbI yC l3-y/Spiro-OMe TAD/Ag。研究发现,在纺丝接收时间70 s内,覆盖率随接收时间线性增加。与参考器件相比,覆盖率31%的SnO₂∶PVP NW加入钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)基本没有变化。将溶剂处理后得到的SnO₂∶PVP NB加入钙钛矿太阳能电池,其器件的PCE从18.52%提高到20.96%。同时,由于PVP对钙钛矿具有良好的钝化作用,器件的稳定性也得到较大的改善,12天后归...     

有机层／阴极界面修饰对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响

通过制备四种不同结构的器件,详细分析研究了活性层／阴极界面修饰对P3HT:PCBM聚合物体异质结太阳能电池性能的影响。当在P3HT:PCBM薄膜上旋涂一层PCBM,并蒸镀0.5 nm LiF时所制备的器件的填充因子和光电转换效率都得到较大的提高。对器件的光电性能和薄膜的形貌进行深入分析,阐明界面修饰的作用机理。     

过渡金属掺杂在钙钛矿光伏器件中的应用

钙钛矿太阳能电池在近年发展迅猛，电池效率在几年内连续增长达到2022年认证的25.7%，在光伏器件领域展现出巨大的潜力。尽管钙钛矿太阳能电池具有较高效率，但其热稳定性及湿度稳定性等仍是阻碍其发展的一大屏障。金属离子掺杂被认为是提高钙钛矿光伏器件光电转化性能和稳定性的有效方式之一。其中过渡金属由于其具有多价位等独特性能受到研究人员的青睐。本文综述了近5年采用过渡金属对钙钛矿光伏器件各层进行掺杂修饰的最新研究进展，总结了使用过渡金属离子掺杂钙钛矿太阳能电池的电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层以及金属电极层的方法和策略，探讨运用此类手段优化钙钛矿光伏器件结构、光电性能及稳定性等参数的规律和机理。     

PEDOT修饰对Ag/P3HT/ITO样品载流子注入特性的改善

通过分析Ag/P3HT/ITO结构样品的载流子注入特性,研究了PEDOT(3,4-Ethylene-dioxythiophene thiophene)的界面修饰对样品薄膜注入特性的影响,其中,P3HT(Poly(3-hexyl-thiophene))薄膜采用旋涂法制备,P3HT溶液浓度为30mg/ml(氯仿为溶剂)。测试结果表明:1)P3HT的退火温度对其本身性能影响很大,退火温度越高,导电性能越差,在373K时,性能达到最佳,单位面积电流可达0.092A/cm2;2)PEDOT的界面修饰作用使Ag与P3HT功函数不匹配的问题得到明显改善。实验结果与理论分析基本吻合,样品注入特性改善比在1.15～1.30之间。同样的样品在退火温度为373K时性能达到最佳,单位面积电流可达0.106A/cm2。     

溶剂热处理法制备的钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜的微观形貌与电池性能的研究

近年来研究表明,通过增大晶粒尺寸和减少晶界数量可以有效减小钙钛矿太阳能电池的漏电流和增大并联电阻,极大地增加其能量转化效率。溶剂热处理工艺是一种利用溶解再结晶的原理增大薄膜晶粒的实用工艺,可用于制备大晶粒高质量的多晶薄膜。本文制备了不同溶剂热处理时长的旋涂制备的钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜,利用SEM和XRD分析了其形貌和晶体结构的变化,探索了薄膜晶粒形貌与电池性能的对应关系,应用优化后的溶剂热处理工艺成功制备出大晶粒、高性能的钙钛矿薄膜。实验表明,溶剂热处理法制备的钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜平均晶粒尺寸接近3μm,较普通热处理方法制备的薄膜晶粒尺寸(约300 nm)有显著增大。     

钙钛矿型薄膜太阳能电池取得突破性进展

正近日,中国科学院物理研究所下属的"新能源材料与器件北京市重点实验室",对"钙钛矿型薄膜太阳能电池"的研究取得了阶段性突破:薄膜太阳能电池光电转换效率高达10.47%。研究成果已在应用物理领域国际顶级期刊《应用物理快报》发表。目前,太阳能电池市场85%的市场份额由晶体硅太阳能电池占据,晶体硅价格高昂,光伏产业的应用发     

ZnO纳米颗粒表面缺陷对有机太阳能电池性能的影响

用温度控制ZnO纳米 颗粒粒径的大小,研究了颗粒粒径对表面缺陷的影响。由透射电镜(TEM)、紫外-吸收光谱 和荧光光谱测试表明,随着反应温度升高,ZnO纳米颗粒的尺寸增加,比表面积显著下降, 表面缺陷的体密度降低。将不同反应温 度下的ZnO纳米颗粒应用于ITO/ZnO/P3HT:PCBM/MoO₃/Ag结构的有机太阳能电池中,进一 步研究了缺陷对电池性能的影 响。实验结果表明,60℃下ZnO纳米颗粒薄膜作为电子传输层的器件 效果最好,电池效率可以达到3.05%。 这表明在一定范围内,ZnO纳米颗粒越大,缺陷密度越低,越有利于器件中电子的传输从而 提高太阳能电池器件的短路电流密度和光电转化效率。     

双阴极修饰层改善Rubrene/C70有机太阳能电池的性能

采用NTCDA/PTCBI双阴极修饰层制备了结构为ITO /MoO₃/Rubrene/C70/NTCDA/PTCBI/Al有机太阳能 电池(OSC),研究了双阴极修饰层对Rubrene/C70 OSC性能的影 响。实验结果表明,引入双阴极修饰层 后,器件的各性能参数有了显著提高。通过对PTCBI厚度优化发现,当PTCBI厚为5nm时器件 的各性 能参数最佳,器件的功率转换效率(PCE)=3.19%,电流密度Jsc=8.99mA·cm－2,开路电 压Voc=0.85V, 填充因子(FF)=41.58%,与未插入PTCBI 层相比器件的各性能分别提高了538%、338.5% 、13.3%和16.5%。     

KCl的纯度对OLED的影响

KCl作为阴极修饰层插入电子传输层和阴极之间,能提高所修饰器件的亮度.但KCl的纯度对器件的影响究竟有多大,本文进行了研究.选取纯度为99.99%、99.5%与混有一定杂质的KCl(经测试纯度为95.3%),制作ITO/NPB(40 nm)/Alq3(60 nm)/KCl(1 nm不同纯度)/Al结构的器件,并分别研究其亮度、电流密度和效率特性.发现随着KCl纯度的提高,器件的性能和电流密度有所提高.同时起亮电压降低.其中99.99%纯度的KCl所制备的器件性能最好,在16 V时最大亮度为7 585 cd/m2,在9.4 mA/cm2,时最大效率为2.4 od/A.由此可见,阴极修饰层的纯度对器件的性能有较大影响.使用高纯度阴极修饰材料,防止其被污染,是制备器件所要考虑的因素之一.