基于卤化铅钙钛矿导体的无机空穴太阳能电池转换为ň率.docVIP

基于卤化铅钙钛矿无机太阳能电池转换为12.4%效率独特的光学和电学性质卤化钙钛矿太阳能电池应用吸引了关注。在过去的2年低温溶液处理真空蒸发有机空穴传输材料迅速改善钙钛矿太阳能电池的整体转换效率超过15%。然而,由于复杂的合成过程或高纯度的要求有机空穴传输材料通常是非常昂贵的。卤化铅钙钛矿设备我们将一个有效的廉价的无机p型的空穴传输材料硫氰酸铜。在全日照低温沉积方法,实现电源转换效率为12.4%。这个工作钙钛矿碘化铅沉积集成丰富和廉价光伏应用打开门。混合有机-无机杂化卤化铅钙钛矿(CH3NH3PbX3 X?Cl,Br,I)首用于薄膜晶体管,与此同时Miyasaka和染料敏化太阳能电池的光收获机配置,由于大吸收系数、高电荷载流子迁移率和扩散光电薄膜强烈关注, 介孔金属氧化物的支架和平面异质结结构电源转换效率()达到15%以上尽管快速增加的效率联系在不同类型的钙钛矿和设备制造的演变限于有机化合物,最先进的芘芳基胺和导电聚合物 当与n型半导体(二氧化钛、氧化锌)钙钛矿本身就是限制材料进行进一步大规模应用成本相对较高。相比之下,有机、无机p型半导体他们的机动性高稳定易于合成和低成本似乎是一个考虑到理想的选择。碘化铜()只是作为一个导体在卤化铅钙钛矿设备6%。另一个的无机p型半导体是硫氰酸铜(CuSCN),它在整个可见光和近红外谱显示了良好的透明度,和良好的化学。此外,它可以通过,进而使柔性衬底兼容。在此,我们将演示一个二氧化钛脚手架设备结构,领先金属卤化物钙钛矿和硫氰酸铜的收割者。在阳光充足照明结合CH3NH3PbI3钙钛矿-甲胺碘铅与12.4%,因此他们应用具有成本效益的光伏设备。 设备结构 图一 设备结构太阳能电池配置和能源材料水平图钙钛矿剖视图二氧化钛CH3NH3PbI3(钙钛矿-甲胺碘铅二氧化钛钙钛矿-甲胺碘铅商用玻璃首次二氧化钛紧凑的下层旋涂锐钛矿膏之前形成介孔二氧化钛薄膜。光线收割CH3NH3PbI3钙钛矿-甲胺碘铅沉积法,CH3NH3I溶液中提拉二氧化钛碘化铅(PbI2)光电阳极退火,p型CuSCN有效萃取和收集。 图2显示了二氧化钛电极顶面扫描电子显微镜图像为了CH3NH3PbI3(钙钛矿-甲胺碘铅层收获最大化的光,装运PbI2的二氧化钛介孔单一沉积双沉积,在异丙醇碘化PbI2转换CH3NH3PbI3钙钛矿-甲胺碘铅。在这两种情况下,二氧化钛介孔完全覆盖着一层薄薄的CH3NH3PbI3覆盖物。然而,当比较单和双PbI2淀积的顶面图像,发现钙钛矿的覆盖物在第一种情况仍但次密集。添加CH3NH3PbI3(钙钛矿-甲胺碘铅可以完全 CuSCN表面,但CuSCN晶粒是小的由单PbI2沉积膜形成(图2)。因此,其剩余孔隙填充钙钛矿的CuSCN隐藏在二氧化钛表面因此,预计单PbI2 沉积不会有效地阻止二氧化钛和或CH3NH3PbI3和 金。图3扫描电镜设备显示了一个完整FTO玻璃/二氧化钛/ CH3NH3PbI3 钙钛矿-甲胺碘铅/CuSCN / 金结构。CH3NH3PbI3钙钛矿-甲胺碘铅200nm。由CuSCN的沉积盖层,有效地阻止CH3NH3PbI3和之间的联系。为了定性研究CH3NH3PbI3钙钛矿-甲胺碘铅PbI2沉积的影响,电子探针显微分析样品截面。整个通过SEM研究定量组成和分布。钛、铅、铜和黄金元素图4所示。请注意少量观察铅和铜元素(蓝色像素)高于阴极是由于甲胺碘铅硫氰酸亚铜洗提铅和铜阳离子钙截面聚焦离子束。事实上,微量粉的金属离子难以完全避免离子轰击和代表浓度低得多。没有硫氰酸亚铜,甲胺碘铅覆盖物更加统一,无孔的双相沉积(2 ×PbI2)方法(图4 b)。铅的浓度比单一沉积的形成显著提高(1 ×PbI2,图4)。氰酸亚铜的存在，信号高于钛，这将是预期在氰酸亚铜沉积过程中的钙钛矿的部分溶解事实上,最高信号的双沉积和之间的分裂甚至更大(图4d),这是甲胺碘铅硫氰酸亚铜一致的因为这种溶解效果可能减少分流电阻，适当上限表面的甲胺碘铅减少和氰酸亚铜之间分流是重要的一个厚二氧化钛甲胺碘铅覆盖层()通过双相沉积,而单一沉积盖层可能太薄不能恰当地隔离和氰酸亚铜电。 图二 |扫描电子显微镜(a)二氧化钛/甲胺碘铅(单个沉积)。(b)二氧化钛/甲胺碘铅(双相沉积)。(c)二氧化钛/甲胺碘铅(单个沉积)/ 硫氰酸亚铜。(d)二氧化钛/ 甲胺碘铅(双相沉积)/ 硫氰酸亚铜。,1微米。 图3 |横截面扫描电镜的完整的设备。二氧化钛/ CH3NH3PbI3(2 PbI2双重沉积)/ CuSCN /。规模200nm。 图4 | 通过扫描电子显微镜探针的元素分析 ()二氧化钛/ 甲胺碘铅 (单个沉积)/。(b)二氧化钛/甲胺碘铅 相沉积)/。(c)二氧化钛/ 甲胺碘铅 (单个沉积)/ 氰酸亚铜/。(d)二氧化钛/ 甲胺碘铅