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采用过滤阴极真空电弧法制备的四面体非晶碳用于钙钛矿太阳能电池和量子点LED的空穴传输层

DOI：10.1080/14686996.2019.1694841 期刊：Science and Technology of Advanced Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 在本研究中，我们证明了通过过滤阴极真空电弧（FCVA）工艺涂覆的四面体非晶碳（ta-C）薄膜作为钙钛矿太阳能电池（PSCs）和量子点发光二极管（QDLEDs）的空穴传输层（HTL）的可行性。这种p型ta-C薄膜具有多项显著特性：无需热退火或其他后处理即可简便制备、具备合理导电性、光学透过率良好、化学稳定性优异且功函数较高。因此，我们提出了一种通过采用ta-C薄膜作为空穴传输层来提升PSCs和QDLEDs性能的简易有效方法。X射线光电子能谱和紫外光电子能谱检测表明，ta-C空穴传输层的电学特性（sp3/sp2杂化键比例）与功函数参数均适配PSCs和QDLEDs器件需求。此外，为建立器件性能关联，我们详细研究了沉积在ITO阳极上不同厚度（5~20 nm）FCVA制备ta-C薄膜的光学、表面形貌及结构特性。优化后的5 nm厚ITO阳极ta-C薄膜方阻为10.33欧姆/平方，电阻率1.34×10??欧姆·厘米，光学透过率达88.97%。相较于采用p-NiO空穴传输层的参照电池，使用5 nm厚ta-C空穴传输层的PSCs因填充因子提升而获得更高光电转换效率（PCE达10.53%）。同时，配备5 nm厚ta-C空穴注入层的QDLEDs性能优于其他厚度器件。研究表明FCVA制备的ta-C薄膜有望成为下一代PSCs和QDLEDs中的空穴传输层与空穴注入层材料。
作者： Hae-Jun Seok，Yong-Jin Kang，Jongkuk Kim，Do-Hyeong Kim，Su Been Heo，Seong Jun Kang，Han-Ki Kim
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究通过过滤阴极真空电弧（FCVA）工艺制备的四面体非晶碳（ta-C）薄膜作为钙钛矿太阳能电池（PSCs）和量子点发光二极管（QDLEDs）空穴传输层（HTL）的可行性。

研究成果

研究表明，通过过滤阴极真空电?。‵CVA）工艺制备的ta-C薄膜可作为钙钛矿太阳能电池（PSCs）和量子点发光二极管（QDLEDs）的有效空穴传输层（HTL），具有制备简便、导电性良好及光学透过率高等优势。优化后的5纳米ta-C薄膜厚度在PSCs和QDLEDs中均展现出最佳性能，表明ta-C薄膜在下一代光电器件中的应用潜力。

研究不足

该研究聚焦于ta-C薄膜作为PSCs和QDLEDs中的HTL应用，但未深入探讨FCVA工艺在大面积应用中的可扩展性。此外，也未评估采用ta-C HTL器件的长期稳定性。

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