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电荷传输中间层对p-i-n型钙钛矿太阳能电池光致降解贡献的解耦研究

DOI：10.1002/solr.202000191 期刊：Solar RRL 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSCs）已展现出卓越的性能，但在该技术成功商业化之前，其运行稳定性仍需大幅提升。越来越多的证据表明，PSCs的稳定性与吸收层薄膜和相邻电荷传输层之间的界面化学性质密切相关，而具体的作用机制尚不明确。本文提出了一种系统方法，用于解耦富勒烯衍生物PC61BM顶部电子传输层（ETL）与p-i-n结构钙钛矿太阳能电池中各种底部空穴传输层（HTL）材料引发的降解效应。我们发现MAPbI3吸收层与PC61BM的化学相互作用对太阳能电池运行稳定性的影响最为显著。然而，当底部钙钛矿/HTL界面未发生退化时，清除降解的富勒烯衍生物并沉积新鲜ETL可恢复初始光伏性能。基于此方法，在样品光照处理后、完成太阳能电池结构前刷新ETL，我们得以比较不同HTL堆叠的光稳定性。结果表明，PEDOT:PSS和NiOx在光照下会导致相邻钙钛矿层显著退化，而PTAA能提供最稳定的钙钛矿/HTL界面。通过对新鲜和老化样品进行飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）分析，我们确定了MAPbI3与HTLs相互作用的化学起源。本研究提出的方法学及揭示的降解路径将有助于未来高效稳定钙钛矿太阳能电池的开发。
作者： Mohamed Elnaggar，Alexandra G. Boldyreva，Moneim Elshobaki，Sergey A. Tsarev，Yury S. Fedotov，Olga R. Yamilova，Sergey I. Bredikhin，Keith J. Stevenson，Sergey M. Aldoshin，Pavel A. Troshin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

解耦富勒烯衍生物PC61BM顶部电子传输层(ETL)与p-i-n型钙钛矿太阳能电池结构中各种底部空穴传输层(HTL)材料所诱导的降解效应。

研究成果

该研究开发了一种方法，用于解耦p-i-n型钙钛矿太阳能电池中卤化铅吸光层与电荷传输层界面间的降解效应。研究发现富勒烯基电子传输层是导致降解的主要原因，而空穴传输层的影响则因其成分不同而异。PEDOT:PSS和NiOx会与MAPbI3发生剧烈相互作用，而PTAA能提供稳定的界面。这些发现有助于开发更稳定的钙钛矿太阳能电池。

研究不足

该研究聚焦于惰性气氛中光照条件下钙钛矿吸光层与电荷传输层之间的界面，排除了水分和氧气的影响。研究结果可能并不直接适用于其他钙钛矿组分或器件结构。

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