Laut einer Studie veröffentlicht In Nanoenergiehat eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Chen Chong von den Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften den photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad (PCE) von Perowskit-Solarzellen (PSCs) auf 24,5 % erhöht.
Sie verwendeten das anorganische Nanomaterial Zinnsulfoxid (SnSO) als Dotierstoff, um die organische Lochtransportschicht 2,2′,7,7′-Tetrakis zu oxidieren und zu regulieren[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9,9-Spirobifluoren (Spiro-OMeTAD).
Spiro-OMeTAD ist das kritischste Lochtransportschichtmaterial (HTL). Um die Ladungstransportfähigkeit von Spiro-OMeTAD zu verbessern, ist Lithiumtrifluormethansulfonylimid (Li-TFSI) erforderlich, um die Reaktion zwischen Sauerstoff und Spiro-OMeTAD zu vermitteln.
Diese herkömmliche Dotierungsmethode weist jedoch eine geringe Dotierungseffizienz auf und es verbleibt überschüssiges Li-TFSI im Spiro-OMeTAD-Film, was zu einer Verringerung der Kompaktheit und Langzeitleitfähigkeit des Films führt. Die Dauer der Oxidationsreaktion dauert normalerweise 10 bis 24 Stunden, um die gewünschte Leitfähigkeit und Austrittsarbeit zu erreichen.
In dieser Studie entwickelten die Forscher eine schnelle und reproduzierbare Strategie zur Kontrolle der Oxidation des Nanomaterials. Sie verwendeten SnSO-Nanomaterial, um Spiro-OMeTAD zu spiro-OMeTAD.+TFSI-freien Radikalen in Vorläuferlösungen vorzuoxidieren. Dadurch wurde die Leitfähigkeit verbessert, die Energieniveauposition von HTL optimiert und ein hoher PCE von 24,5 % erreicht.
Sie fanden heraus, dass das SnSO-regulierte Spiro-OMeTAD-HTL eine lochfreie, gleichmäßige und glatte Morphologie aufweist. Sowohl seine Leistung als auch seine Morphologie bleiben selbst unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit stabil.
„Darüber hinaus dauert der Oxidationsprozess nur wenige Stunden, was sich positiv auf die Verbesserung der kommerziellen Herstellungseffizienz von PSCs auswirkt“, sagte Prof. Chen Chong.
Diese Studie bietet eine wirksame Strategie zur weiteren Verbesserung der Effizienz und Stabilität von PSCs, was für die Förderung ihrer Kommerzialisierung von großer Bedeutung ist.
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Mengqi Jin et al, Eine durch Nanomaterial regulierte Oxidation der Lochtransportschicht für hochstabile und effiziente Perowskit-Solarzellen, Nanoenergie (2024). DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.109438