高效稳定的PEDOT:PSS基平面型钙钛矿太阳能电池

 

论文概述

PSCs）因低成本和高效率引起了广泛关注，转换效率已经高达22.1%。在各种PSCs中，平面型PSCs是最有希望应用于柔性基底的易于集成的电池，其中具有反型结构的PSCs是目前比较热门的平面型PSCs。PEDOT:PSS是一种导电性能好的聚合物，作为空穴缓冲层常用于钙钛矿太阳能电池（PSCs）中，但是其稳定性一直是制约电池发展的重要瓶颈。PEDOT:PSS作为PSCs空穴传输层，因其吸湿性强，阻挡电子能力差，极大限制了PSCs的稳定性和能量转化效率（PCE）。鉴于此，华东师范大学的陈晓红老师课题组利用旋涂法在PEDOT:PSS表面形成一层散装分布的氧化石墨烯（GO）修饰层，明显增加了钙钛矿电池的效率和稳定性。研究表明，GO的酒精溶剂在旋涂过程中能部分去除PEDOT:PSS表面PSS材料，提高了PEDOT:PSS表面耐湿性，而且降低了钙钛矿层接触势垒。同时，经GO修饰PEDOT:PSS层表面具有优异的润湿性，有利于形成高质量钙钛矿层；而GO所具有的阻挡电子和增强空穴提取功能，极大抑制了界面处载流子复合。因此，相比参考电池效率11.9%，GO修饰的PEDOT:PSS基电池效率达到15.34%。同时，经GO修饰后的未封装电池在空气中放置39天后，其PCE仍保持原来的83.5%。

文章引用信息

Hui Luo, Xuanhuai Lin, Xian Hou, Likun Pan, Sumei Huang, Xiaohong Chen, Efficient and Air-StablePlanar Perovskite Solar Cells Formed on Graphene-Oxide-Modified PEDOT:PSS HoleTransport Layer. Nano-Micro Lett.(2017) 9: 39. 

关键字

钙钛矿太阳能电池, 耐湿性,润湿性,稳定性,氧化石墨烯,PEDOT:PSS

此工作发表于Nano-Micro Letters期刊2017年第9卷第4期，详情请阅读全文，可免费下载。本文同步在期刊微信、微博、科学网博客、Facebook、Twitter等平台推出。以往推文请关注中文推广网站（http://nmsci.cn）。

作者介绍

陈晓红

华东师范大学副研究员、硕士生导师，上海市浦江人才，上海市真空学会理事。获中科院长春光学精密机械与物理所凝聚态物理专业博士学位。曾在中科院北京半导体所、葡萄牙INESC-MN微系统和纳米技术研究所、美国罗切斯特大学、新加坡国立大学从事博士后和访问学者研究工作，现在华东师范大学纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心工作。主持多项国家自然基金面上项目和省部级项目，发表论文70余篇，引用超过1200多次。研究方向：有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、纳米材料、透明导电薄膜以及真空镀膜等。

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图文导读

图 1 a,b)PEDOT:PSS的SEM图像, c) XPS谱

图 2  a,b)PEDOT:PSS钙钛矿型增长的SEM图，c,d)钙钛矿型薄膜生长的XRD图谱

图 3 a)细胞结构示意图, b) PSCs横截面的扫描电镜图, c) PSCs的J - V曲线，d)  e PEDOT:PSS表面的UPS谱图

图 4  PSCs与 PEDOT:PSS的统计参数

图 5 a)在PEDOT:PSS层上的钙钛矿薄膜的紫外可见吸收光谱，b)钙钛矿薄膜的光致发光

图 6 a)-dV/dJ 与 (Jsc - J) -1，b) (Jsc - J)与 (V+ RsJ)的细胞线性拟合图，c)器件的尼奎斯特图

图 7 a) IPCE光谱，b) 细胞的Jph与Veff图

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