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掺杂螺-OMeTAD薄膜的形貌控制以实现空气稳定的钙钛矿太阳能电池
摘要： 作为空穴传输层（HTL）的掺杂型2,2′,7,7′-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9′-螺二芴（spiro-MeOTAD）赋予钙钛矿太阳能电池（PSCs）卓越性能。然而，双(三氟甲磺酰)亚胺锂（LiTFSI）掺杂剂固有的吸湿性也加剧了PSCs的潮湿不稳定性。本研究探究了spiro-MeOTAD HTL潮湿不稳定性的成因，并提出了增强耐湿性的策略。在空气中老化780小时后，通过延长spiro-MeOTAD前驱体溶液的混合时间以减少累积的LiTFSI，可保持52%的初始光电转换效率（PCE）；而若前驱体溶液仅短暂混合，则仅剩7%的初始PCE。通过对HTL进行热退火以蒸发spiro-MeOTAD中残留的tBP，完全消除了针孔缺陷，在相同老化时间后仍能保持65%的初始PCE。本研究分析了spiro-MeOTAD HTL初始形貌对器件稳定性的重要性，并基于物理形貌开发了控制HTL掺杂剂诱导PSC潮湿不稳定性的策略。
关键词： 水分稳定性、钙钛矿太阳能电池、热退火、螺-OMeTAD
更新于2025-09-23 15:19:57
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表面修饰剂分子结构对Sb<sub>2</sub>S<sub>3</sub>敏化TiO<sub>2</sub>纳米棒阵列太阳能电池光伏性能的影响
摘要： 本文通过将1.2 M锑-硫脲复合物溶液在DMF中于270℃热解10分钟，制备了Sb2S3敏化的TiO2纳米棒阵列。采用具有不同官能团和碳数（C10H21PO3H2、C12H25SO3Na、C3H7COOH、C5H11COOH、C7H15COOH、C11H23COOH、C13H27COOH、C15H31COOH和C17H35COOH）的多种表面修饰剂对Sb2S3敏化的TiO2纳米棒阵列进行改性，制备相应太阳能电池并评估其光伏性能。对于不同官能团表面修饰剂，官能团对光伏性能的提升顺序为-COOH > -PO3H2 > -SO3Na。对于不同碳数（4-18）表面修饰剂，碳数范围为8-12的RCOOH展现出更优的光伏性能。其中，采用C11H23COOH修饰的Sb2S3敏化TiO2纳米棒阵列太阳能电池获得最佳光电转换效率（PCE）5.37%，开路电压（Voc）0.53 V，短路电流密度（Jsc）16.98 mA·cm?2，填充因子（FF）60.66%；平均PCE为5.11±0.21%，对应Voc 0.52±0.01 V，Jsc 16.65±0.24 mA·cm?2，FF 58.93±1.21%。当使用spiro-OMeTAD作为空穴传输材料时，5.37%的PCE是Sb2S3太阳能电池中相对较高的效率值。
关键词： 螺-OMeTAD、Sb2S3敏化TiO2纳米棒阵列、太阳能电池、表面修饰剂
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有厚度可控传输层的FA<sub>x</sub>Cs<sub>(1?x)</sub>Pb(I<sub>y</sub>Br<sub>(1?y)</sub>)<sub>3</sub>钙钛矿太阳能电池的表征与分析，用于性能优化
摘要： 需要强有力的表征方法来全面理解钙钛矿太阳能电池的化学成分与组成。了解电池内部各层之间的相互作用及其与环境反应的方式，对于实现最佳制造工艺并提高钙钛矿太阳能电池效率至关重要。本文中，我们探究了一种由氟掺杂氧化锡（FTO）、锡石（SnO?）、混合卤化物钙钛矿、Spiro-OMeTAD和银层构成的混合有机-无机钙钛矿电池结构。我们已证明宽带隙（1.6 eV）钙钛矿太阳能电池实现了超过19%的功率转换效率（PCE）和超过1.1 V的开路电压（Voc）。
关键词： Spiro-OMeTAD、钙钛矿太阳能电池、效率、SnO2、表征
更新于2025-09-19 17:13:59
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无掺杂螺-OMeTAD空穴传输层的溶剂工程：实现高效且热稳定的厘米级钙钛矿太阳能电池
摘要： 高效性和环境稳定性是钙钛矿太阳能电池（PSCs）商业化必须满足的性能要求。本研究通过简单地将常用氯苯溶剂替换为五氯乙烷（PC），采用无添加剂的2,2',7,7'-四[N,N-二(对甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴（spiro-OMeTAD）空穴传输材料（HTM），实现了具有改进稳定性的高效厘米级PSCs。使用从PC中浇铸的无添加剂spiro-OMeTAD层，PSCs在模拟AM 1.5G 1太阳光照下、孔径为1.00 cm2时实现了16.1%的稳定功率转换效率。X射线分析表明，五氯乙烷中的氯自由基部分转移到spiro-OMeTAD并保留在HTM薄膜中，从而提高了导电性。此外，未封装的、具有厘米级活性面积且从PC中浇铸的PSCs在80°C下老化500小时后，其初始PCE保留了>70%，而对照器件保留率不到20%。老化电池的形貌和X射线分析显示，使用从PC中浇铸的spiro-OMeTAD层的电池中，钙钛矿和HTM层几乎未发生变化，而对照电池则发生了严重降解。本研究不仅揭示了在HTM添加剂存在下PSCs的分解机制，还为自由基掺杂开辟了广泛的有机半导体应用前景。
关键词： 稳定性、螺-OMeTAD、钙钛矿太阳能电池、空穴传输材料、无掺杂、自由基、五氯乙烷
更新于2025-09-16 10:30:52
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钙钛矿太阳能电池中异常电流波动的起源
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSCs）已迅速跻身新兴光伏领域，展现出超过25%的飙升效率。这些太阳能电池在发展过程中呈现出一些异常特性，如反常电流迟滞和光照浸泡效应。本文首次在PSCs中识别出电流波动现象并展示了其特性特征。工作状态下，扫描测得的功率转换效率会因电流波动而严重中断。PSCs中的空穴传输材料（HTM）2,2′,7,7′-四(N,N-二对甲氧基苯胺)-9,9′-螺二芴（spiro-OMeTAD）会随储存时间发生严重形变，从而引发这种电流波动现象。作为spiro-OMeTAD层添加剂的锂双(三氟甲磺酰)亚胺（LiTFSI）和4-叔丁基吡啶（tBP），在tBP添加剂逸出且LITFSI添加剂聚集后，会导致整个HTM层出现大量针孔。这些聚集的自由Li+离子会形成离子导电通路，取代原有的spiro-OMeTAD HTM层。失效的spiro-OMeTAD层会导致银电极与钙钛矿之间形成短路，从而引发异常电流波动（尤其在高扫描电压下）。本研究揭示了电流波动的成因及消除方法，这对提升器件稳定性至关重要。
关键词： 螺-OMeTAD、钙钛矿太阳能电池、空穴传输材料、稳定性、电流波动
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过真空升华法制备无掺杂晶体螺-OMeTAD层提升钙钛矿太阳能电池的稳定性
摘要： 阻碍有机金属卤化物钙钛矿基太阳能电池最终实现应用的主要障碍，仍是其在持续光照、环境条件和高温下稳定性较差的问题。本文首次展示了最广泛使用的固态空穴传输材料（SSHC）——螺环-OMeTAD[2,2′,7,7′-四(N,N-二对甲氧基苯胺)-9,9′-螺二芴]的真空加工工艺，并揭示其无掺杂晶体形态如何使钙钛矿太阳能电池（PSC）的稳定性获得前所未有的提升：相较于溶液法制备的参照组及空气退火至200°C的处理条件，连续光照下的稳定性提升约两个数量级。研究表明，真空沉积过程中对样品温度的控制能增强SSHC的结晶度，使其沿π-π堆叠方向形成择优取向。这些成果可能成为实现混合型有机卤化物PSC及发光二极管全真空加工的里程碑，对开发耐久性器件具有重要影响。通过采用扫描电子显微镜、X射线衍射、掠入射小角X射线散射与掠入射广角X射线散射、X射线光电子能谱以及卢瑟福背散射能谱等系列互补表征技术，全面阐明了真空升华制备的螺环-OMeTAD层的微观结构、纯度及结晶特性。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、有机金属卤化物钙钛矿、稳定性、真空沉积、固态空穴导体、Spiro-OMeTAD
更新于2025-09-11 14:15:04