调制C60电子传输层以制备高效无机CsPbI2Br钙钛矿太阳电池及模组
作者单位：暨南大学新能源技术研究院
会议名称：《第七届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会》
会议日期：2020年
学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）]
摘 要：全无机钙钛矿太阳电池具有热稳定优异等优势,团队在无机钙钛矿光吸收层的均匀制备、能带匹配、元素掺杂和化学稳定性提升等领域做出了一系列成果,发表了多篇高水平科研论文,并获得较广泛关注,如Nano Energy,2017,41,75、***.,2018,140,3825、*** Mater.,2019,9,1803572和APL Materials,2019,7,120702。但较大的V损失以及大面积成膜工艺的缺陷带来的性能衰退问题仍然制约了无机钙钛矿太阳电池的进一步发展。本文报道了通过双掺杂剂对C电子传输层进行调控,从而与ZnO构建了一个高注入、高迁移率的双电子传递层结构,显著改善了倒置无机CsPbIBr钙钛矿太阳电池的VOC及能量转换效率。其中,由于路易斯酸三(五氟苯基)硼烷(TPFPB)掺杂剂分子的吸电子特性,使得C分子中电子对核屏蔽减弱,从而降低了C分子的LUMO能级,增大了ZnO与C之间的导带能级差,增强了界面电子漂移驱动力,进而增强了电子的注入。但是由于TPFPB分子的添加,影响了相邻C分子之间的π电子跳跃传输,从而降低了体系的电子迁移率以及电导率,造成了电池器件回滞效应的增大。因此,进一步采用不易吸湿潮解的锂盐(LiClO)进行掺杂,不仅大大抑制了这一负面作用,而且增强了器件的空气稳定性以及光照稳定性。最终,经优化后的倒置无机CsPbIBr钙钛矿太阳电池在小面积0.09cm取得了15.19%能量转换效率,在大面积1.0cm上取得了14.44%的效率记录。更为重要的是该工作通过自主研发的准曲面热辐射加热方法显著提升了基于大面积衬底上沉积无机钙钛矿薄膜的均匀性,最终基于衬底尺寸5×5 cm,本文首次报道了基于无机钙钛矿材料的太阳模组(10.92 cm),且效率高达12.19%,为面向高效、大面积无机钙钛矿太阳电池的制备提供了可行方案。