Hatékony síkbeli perovszkit napelemek passzivált ón-oxidot használva elektronszállító rétegként

Funkcionális anyagok molekuláris mérnöki csoportja, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Anyagtudományi és Műszaki Osztály, Hanyang Egyetem, 222 Wangsimni-ro, Seongdong-gu, Szöul, 133-791 Korea

Funkcionális anyagok molekuláris mérnöki csoportja, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Megújuló energiaforrások laboratóriuma, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Anyagtudományi és Műszaki Osztály, Hanyang Egyetem, 222 Wangsimni-ro, Seongdong-gu, Szöul, 133-791 Korea

Fizika és alkalmazott fizika osztály, Fizikai és matematikatudományi iskola, Nanyang Technológiai Egyetem, Szingapúr, 637371 Szingapúr

Funkcionális anyagok molekuláris mérnöki csoportja, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Kémiai és Bioaktív Anyagtudományi Tanszék, Chonbuk Nemzeti Egyetem, Jeonju, 561–756 Korea

Fejlett Anyagkutatási Kiválósági Központ (CEAMR), King Abdulaziz University, P. O. Box 80203, Jeddah, 21589 Szaúd-Arábia

Funkcionális anyagok molekuláris mérnöki csoportja, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Anyagtudományi és Műszaki Osztály, Hanyang Egyetem, 222 Wangsimni-ro, Seongdong-gu, Szöul, 133-791 Korea

Funkcionális anyagok molekuláris mérnöki csoportja, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Megújuló energiaforrások laboratóriuma, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Anyagtudományi és Műszaki Osztály, Hanyang Egyetem, 222 Wangsimni-ro, Seongdong-gu, Szöul, 133-791 Korea

Fizika és Alkalmazott Fizika Osztály, Fizikai és Matematikatudományi Iskola, Nanyang Technológiai Egyetem, Szingapúr, 637371 Szingapúr

Funkcionális anyagok molekuláris mérnöki csoportja, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Kémiai és Bioaktív Anyagtudományi Tanszék, Chonbuk Nemzeti Egyetem, Jeonju, 561–756 Korea

Fejlett Anyagkutatás Kiválósági Központja (CEAMR), Abdulaziz King Egyetem, P. O. Box 80203, Jeddah, 21589 Szaúd-Arábia

Funkcionális anyagok molekuláris mérnöki csoportja, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1951 Sion, Svájc

Absztrakt

A SnO2 elektrontranszportréteg (ETL) alacsony hőmérsékletű atomréteg-lerakódását (ALD) alkalmazó, síkbeli perovszkit-napelemek, kiváló elektronkivonási és lyukgátló képességgel, jelentős előnyöket kínálnak a magas hőmérsékletű leválasztási módszerekhez képest. Vizsgálják az ALD SnO2 réteg optikai, kémiai és elektromos tulajdonságait, valamint az eszköz teljesítményére gyakorolt hatását. Megállapítást nyert, hogy az SnO2 felületi passziválása elengedhetetlen a töltésrekombináció csökkentése érdekében a perovszkita és az ETL interfészen, és azt mutatja, hogy a gyártott sík perovszkit napelemek nagy reprodukálhatóságot, stabilitást és 20% -os energiaátalakítási hatékonyságot mutatnak.

Az atomréteg-lerakódás (ALD) technika hatékony módja az SnO2 filmek alacsony hőmérsékleten történő előállításának, amely önkorlátozó felületi reakciókon alapul, azáltal, hogy a szubsztrátumon egymást követően különböző prekurzorokkal és reagensekkel teszik ki. Lehetővé teszi a pontos vastagságszabályozást angströmmel vagy egyrétegű szinten, valamint nagy képarányú nanoszerkezeteken történő lerakódást, kiváló lépésfedéssel. Mivel ez a technika köztudottan jó film- és eszközteljesítményt nyújt az oldatban feldolgozottakhoz képest, 17 a SnO2 rétegeket ALD módszerrel készítettük el a lerakódás vagy az utókezelés hőmérsékletének modulálásával, és megmutattuk, hogy a hőmérséklet hogyan befolyásolhatja az optikai, kémiai és elektromos az SnO2 film tulajdonságai és a készülék teljesítménye.

Összefoglalva, alacsony hőmérsékleten feldolgozott ALD SnO2 filmeket vizsgáltunk perovszkit napelemekre, és megállapítottuk, hogy az SnO2 ETL-t passziválni kell az SnO2 fémszerű jellege miatt. Feltárjuk, hogy az ALD SnO2 film maradék prekurzora, a TDMASn jó önpassziváló anyag lehet. Megállapították, hogy az ALD SnO2 film kémiai és elektromos tulajdonságai szorosan összefüggenek a lerakódással és a postanealing hőmérsékletével. Az ALD SnO2 filmek optikai, kémiai és elektromos tulajdonságainak vizsgálatával megállapítottuk, hogy a perovszkitől az SnO2-ig terjedő töltésgyűjtést kevésbé befolyásolhatja a CBM lefelé történő elmozdulása és EF SnO2 filmek, de erősen befolyásolja a kristályosság és az SnO2 réteg megfelelő felületi passziválása. Ezenkívül megerősítették, hogy a c-TiO2/passzivált SnO2 kétrétegű ETL-je jobb lyuk blokkoló képességet biztosít, mint az egy passzivált SnO2 réteg, ami további továbbfejlesztett PCE-t eredményezett. Megállapításaink kiemelik a felszíni passziválás fontosságát az SnO2-alapú ETL-ek szempontjából, és elmagyarázzák, miért van szükség az alacsony hőmérsékletű folyamatra a magas PCE-k eléréséhez. Javasoljuk a jobb PCE-k lehetőségét a hatékony passziválás révén, különféle anyagokkal a nagy hatékonyságú napelemekhez.

Kísérleti szakasz

Köszönetnyilvánítás

A szerzők elismerik az SNSF NRP 70 projektet; szám: 407040_154056 és CTI 15864.2 PFNM-NM, Solaronix, Aubonne, Svájc. Ezt a munkát a Koreai Nemzeti Kutatási Alapítvány (NRF) Korea kormány által finanszírozott támogatása támogatta (NRF ‐ 2017R1D1A1B03034035). H.J.L. elismeri a Nemzeti Kutatási Alapítvány pénzügyi támogatását (NRF ‐ 2017R1D1A1B03028570). A szerzők köszönetet mondanak a Borun New Material Technology-nak a kiváló minőségű Spiro-OMeTAD biztosításáért.

Összeférhetetlenség

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.

Kérjük, vegye figyelembe: A kiadó nem felelős a szerzők által szolgáltatott bármilyen kiegészítő információ tartalmáért vagy működéséért. Bármilyen kérdést (a hiányzó tartalom kivételével) a cikk megfelelő szerzőjéhez kell irányítani.