方万丽 1,2沈黎丽 2李海艳 2陈薪羽 2[ ... ]杨松旺 1,2,4,*
作者单位
摘要
1 1.上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 中国科学院能量转换材料重点实验室, 上海 201899
3 3.浙江省能源集团有限公司 浙江省太阳能利用与节能技术重点实验室, 杭州 310003
4 4.中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
碳基钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)具有稳定性好且成本低的优势, 展现出广阔的应用前景。本研究基于MAPbI3材料, 选择高质量的NiOx介孔层作为空穴传输层(HTL), 对比了NiOx介孔层不同制备方法对电池性能的影响, 并对NiOx介孔层的厚度进行优化。研究发现, 与旋涂工艺制备的NiOx介孔层相比, 丝网印刷工艺制备的介孔层的孔径分布均匀, 可改善钙钛矿(PVK)前体溶液填充在介孔支架中的填充状态。最终得到含HTL的高效率和低滞后的钙钛矿太阳能电池, 其开路电压(VOC)为910 mV, 光电转换效率(PCE)为14.63%, 认证效率达14.88%。此外, 在空气中储存近900 h, 其PCE没有明显衰减。
碳电极钙钛矿太阳能电池 NiOx空穴传输层 孔分布 稳定性 carbon-based perovskite solar cell NiOx hole transport layer pore distribution stability 
无机材料学报
2023, 38(9): 1103
李佳宁 1,2,3,4,5,*葛欣 1,2,3,4,5黄子轩 1,2,3,4,5刘振 1,2,3,4,5[ ... ]张晓丹 1,2,3,4,5
作者单位
摘要
1 南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,可再生能源转换与存储中心,太阳能研究中心,天津 300350
2 天津市光电薄膜器件与技术重点实验室,天津 300350
3 物质绿色创造和制造海河实验室,天津 300192
4 教育部薄膜光电技术工程研究中心,天津 300350
5 化学科学与工程协同创新中心(天津),天津 300072
氧化镍作为高效钙钛矿太阳电池中常用无机空穴传输层材料,具有良好的光学透过性及化学稳定性,并且还可以通过磁控溅射等方法进行大面积制备,且成本低廉。然而相比于有机空穴传输材料,氧化镍和钙钛矿界面处的能级失配、缺陷及不良化学反应等限制了基于氧化镍空穴传输层的宽带隙钙钛矿太阳电池的性能。为解决这一问题,本文提出了采用(2-(9H-咔唑-9-基)乙基)膦酸((2-(9H-carbazol-9-yl) ethylphosphonic acid, 2PACz)自组装层作为氧化镍/宽带隙钙钛矿界面修饰材料。该分子可以有效钝化氧化镍表面缺陷、调节上层钙钛矿的成膜及促进界面电荷传输,最终宽带隙钙钛矿太阳电池的光电转换效率由16.18%提升至18.42%。本工作为氧化镍空穴传输层在宽带隙钙钛矿太阳电池中的应用提供了一种可借鉴的策略。
宽带隙钙钛矿太阳电池 空穴传输层 氧化镍 自组装层 磁控溅射 刮涂法 wide-bandgap perovskite solar cell hole transport layer nickel oxide self-assembled layer magnetron sputtering blade-coating method 
人工晶体学报
2023, 52(8): 1458
作者单位
摘要
吉林大学 电子科学与工程学院,吉林 长春 130012
在PEDOT∶PSS空穴传输层上气相沉积了CsPbBr3和CsPbBrI2全无机钙钛矿传输层和发光层,以PEDOT∶PSS/CsPbBr3作为双空穴传输层,显著提高了基于CsPbBrI2发光的全无机红光钙钛矿发光二极管(Perovskite light emitting diodes,PeLEDs)性能。相比基于PEDOT∶PSS空穴传输层的PeLEDs器件,其亮度、电流效率和外量子效率提升幅度分别达到了44%、157%和180%。器件性能提升一方面归因于PEDOT∶PSS/CsPbBr3双空穴传输层的能级匹配提高了空穴传输效率,并有效抑制了PEDOT∶PSS酸性导致的激子猝灭;另一方面归因于生长在CsPbBr3传输层上的CsPbBrI2发光层具有更好的薄膜结晶质量。在PeLEDs中通过气相沉积生长传输层和发光层是一种简单有效的制备方案,在提高气相沉积全无机PeLEDs的性能方面有巨大潜力。
全无机钙钛矿发光器件 气相沉积 铯铅溴 空穴传输层 all-inorganic perovskite light-emitting diodes vapor deposition CsPbBr3 hole transport layer 
发光学报
2023, 44(5): 873
作者单位
摘要
1 华侨大学材料科学与工程学院 发光材料与信息显示研究院,福建 厦门 361021
2 中国工程物理研究院 化工材料研究所,四川 成都 610200
金属卤化物钙钛矿发光二极管(Perovskite light?emitting diodes,Pero?LEDs)器件结构中,空穴传输层(HTL)是影响Pero?LEDs效率的关键性因素之一。由于醋酸钴(Co(OAc)2)薄膜具有优异的光电特性,所以选其作为绿光Pero?LEDs的HTL。然而,纯的钴基底薄膜存在传输载流子能力较差、薄膜粗糙度较大等问题。因此,本文通过引入有机小分子添加剂乙醇胺(ETA)来有效调控传输层中Co3+/Co2+比例,提升传输层的导电能力。同时,因ETA的加入可以减缓退火过程中前驱体溶液的析出结晶速度,从而形成粗糙度较小的HTL薄膜,进而有利于形成高质量的钙钛矿薄膜。基于掺杂的HTL,其最优器件亮度高达45 207 cd/m2,最大外量子效率(EQE)达到15.08%,是一种性能较好的新型HTL。
钙钛矿发光二极管 醋酸钴 乙醇胺 空穴传输材料 掺杂 perovskite LEDs Co(OAc)2 ethanolamine hole transport layer doping 
发光学报
2023, 44(3): 548
作者单位
摘要
1 福建省计量科学研究院, 国家光伏产业计量测试中心, 福州 350003
2 福建江夏学院, 钙钛矿绿色应用福建省高校重点实验室, 福州 350108
为进一步降低钙钛矿太阳能电池(PSCs)制备成本, 提高其稳定性, 需要可低温制备、稳定和高效的无机空穴传输层。本文利用太阳能电池模拟软件SCAPS-1D对基于CuS空穴传输层的钙钛矿电池进行电学仿真, 探讨了吸光层的厚度和缺陷态密度、界面层缺陷态密度以及空穴传输层电子亲和能对太阳能电池性能的影响。从模拟结果可知, 当钙钛矿薄膜的厚度为400 nm, 吸光层和界面的缺陷态密度小于10-16 cm-3, 且CuS的电子亲和能为3.3 eV时, 电池性能较佳。优化后的电池性能如下: 开路电压(Voc)为1.07 V, 短路电流(Jsc) 为22.72 mA/cm2, 填充因子(FF)为0.85, 光电转换效率(PCE)为20.64%。本研究为基于CuS的高效钙钛矿太阳能电池的实验制备提供了理论上的指导。
钙钛矿太阳能电池 空穴传输层 数值模拟 界面 缺陷态密度 perovskite solar cell CuS CuS hole-transport layer numerical simulation interface defect density 
人工晶体学报
2023, 52(3): 485
解国奥 1王亚琦 1李根 1,*曾敏 1[ ... ]李岳彬 1,2,**
作者单位
摘要
1 湖北大学物理与电子科学学院 湖北省铁电压电材料实验室,湖北 武汉 430062
2 湖北大学 有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北 武汉 430062
卤化铅钙钛矿具有高光吸收系数、长载流子扩散长度和高荧光量子效率等优异光电特性,成为当下光电探测器(PDs)研究领域的热点。但卤化铅钙钛矿的高生物毒性和低环境稳定性制约了该类器件的发展和应用,因此寻找低毒稳定的材料尤为重要。到目前为止,Sn、Ge、Sb、Bi等材料都已得到研究,其中铋基钙钛矿因其稳定、无毒和宽带隙等特性成为候选材料之一。影响PDs性能的因素很多,其中抑制暗电流是提升器件性能的重要手段之一。本文通过溶液旋涂无机化合物CuSCN取代传统PEDOT∶PSS作为空穴传输层(HTL),制备了结构为ITO/CuSCN/Cs3Bi2I6Br3/ZnO/Ag的p‐i‐n型光电探测器。CuSCN最低未占分子轨道(LUMO)能级为 -1.5 eV,与ITO电子注入势垒高达3.3 eV,远高于PEDOT∶PSS与ITO的电子注入势垒(1.8 eV),反向偏压下工作更能有效阻挡电子从ITO电极的注入,因此降低了探测器的暗电流。器件在自供电条件425 nm单色光照射下光电流达6.87×10-6 A,暗电流低至3.52×10-11 A,开关比超过105,相比于基于PEDOT∶PSS空穴传输层的探测器提升了2个数量级。此外,该探测器的上升和下降时间都小于0.12 s,均优于基于PEDOT∶PSS空穴传输层的探测器,这可归因于CuSCN比PEDOT∶PSS具有更高的载流子传输迁移率。结果表明,ITO/CuSCN/Cs3Bi2I6Br3/ZnO/Ag结构的光电探测器具有自供电、高开关比、稳定、无毒等优点,为实现商业化提供了一种可行策略。
无铅钙钛矿 光电探测器 空穴传输层 暗电流 lead-free perovskite photodetector hole transport layer dark current 
发光学报
2022, 43(8): 1256
作者单位
摘要
1 天津中德应用技术大学 能源工程学院, 天津 300350
2 天津理工大学 材料科学与工程学院, 天津 300384
优化界面接触、增强界面处载流子传输对于提高钙钛矿电池性能具有重要意义。本研究将适量二甲基亚砜(DMSO)添加到聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)空穴传输层中, 改善了空穴传输层的导电性和空穴传输特性, 有效提高了反式平面钙钛矿太阳能电池光伏性能。短路电流(Jsc)从21.29 mA/cm2提高到22.15 mA/cm2, 填充因子(FF)从76.35%提高到80.09%, 转换效率(PCE)从16.02%提高到17.01%。薄膜与器件性能综合测试结果表明, DMSO的掺入使PEDOT∶PSS发生适度相分离, 形成更好的PEDOT导电通道, 增强了PEDOT∶PSS的导电特性。 稳态光致发光光谱呈现出显著的荧光猝灭效应, 也表明掺杂 DMSO后PEDOT∶PSS的空穴提取能力得到提高, 钙钛矿活性层与阳极之间的空穴传输更加顺畅, 有助于实现高达 80%以上的填充因子。本研究为改善反式平面钙钛矿太阳电池或有机太阳电池光伏性能提供了一种高效、简便的方法, 具有很好的现实意义。
空穴传输层 电导率 钙钛矿太阳电池 光伏性能 hole transport layer conductivity perovskite solar cell photovoltaic performance 
发光学报
2022, 43(5): 725
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), Foundation for Research and Technology-Hellas (FORTH), Herakleio 70013, Greece
2 Electrical and Computer Engineering Department, Hellenic Mediterranean University, Herakleio 71004, Greece
3 Department of Materials Science and Technology, University of Crete, Herakleio 70013, Greece
4 Department of Physics, University of Crete, Herakleio 70013, Greece
Despite that organic-inorganic lead halide perovskites have attracted enormous scientific attention for energy conversion applications over the recent years, the influence of temperature and the type of the employed hole transport layer (HTL) on the charge carrier dynamics and recombination processes in perovskite photovoltaic devices is still largely unexplored. In particular, significant knowledge is missing on how these crucial parameters for radiative and non-radiative recombinations, as well as for efficient charge extraction vary among different perovskite crystalline phases that are induced by temperature variation. Herein, we perform micro photoluminescence (μPL) and ultrafast time resolved transient absorption spectroscopy (TAS) in Glass/Perovskite and two different Glass/ITO/HTL/Perovskite configurations at temperatures below room temperature, in order to probe the charge carrier dynamics of different perovskite crystalline phases, while considering also the effect of the employed HTL polymer. Namely, CH3NH3PbI3 films were deposited on Glass, PEDOT:PSS and PTAA polymers, and the developed Glass/CH3NH3PbI3 and Glass/ITO/HTL/CH3NH3PbI3 architectures were studied from 85 K up to 215 K in order to explore the charge extraction dynamics of the CH3NH3PbI3 orthorhombic and tetragonal crystalline phases. It is observed an unusual blueshift of the bandgap with temperature and the dual emission at temperature below of 100 K and also, that the charge carrier dynamics, as expressed by hole injection times and free carrier recombination rates, are strongly depended on the actual pervoskite crystal phase, as well as, from the selected hole transport material.Despite that organic-inorganic lead halide perovskites have attracted enormous scientific attention for energy conversion applications over the recent years, the influence of temperature and the type of the employed hole transport layer (HTL) on the charge carrier dynamics and recombination processes in perovskite photovoltaic devices is still largely unexplored. In particular, significant knowledge is missing on how these crucial parameters for radiative and non-radiative recombinations, as well as for efficient charge extraction vary among different perovskite crystalline phases that are induced by temperature variation. Herein, we perform micro photoluminescence (μPL) and ultrafast time resolved transient absorption spectroscopy (TAS) in Glass/Perovskite and two different Glass/ITO/HTL/Perovskite configurations at temperatures below room temperature, in order to probe the charge carrier dynamics of different perovskite crystalline phases, while considering also the effect of the employed HTL polymer. Namely, CH3NH3PbI3 films were deposited on Glass, PEDOT:PSS and PTAA polymers, and the developed Glass/CH3NH3PbI3 and Glass/ITO/HTL/CH3NH3PbI3 architectures were studied from 85 K up to 215 K in order to explore the charge extraction dynamics of the CH3NH3PbI3 orthorhombic and tetragonal crystalline phases. It is observed an unusual blueshift of the bandgap with temperature and the dual emission at temperature below of 100 K and also, that the charge carrier dynamics, as expressed by hole injection times and free carrier recombination rates, are strongly depended on the actual pervoskite crystal phase, as well as, from the selected hole transport material.
transient absorption spectroscopy μ-photoluminescence variable temperature perovskite crystalline phases hole transport layer charge carrier dynamics 
Opto-Electronic Science
2022, 1(4): 210005
作者单位
摘要
中国科学院大学材料与光电研究中心&材料科学与光电技术学院,北京 100049
对PEDOT∶PSS(聚(3,4亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))薄膜与Mg、Al和Ag三种金属接触后的I-V特性曲线进行了测试分析,发现Mg和Al与PEDOT∶PSS薄膜接触后呈现高电阻特性,可以起到绝缘隔离层的作用。在此基础上,以PEDOT∶PSS作为空穴传输层,以LiF作为电子传输层,以PEDOT∶PSS与Mg/Al的接触作为隔离层,不采用光刻工艺,设计制备了只需一次掩膜工艺的背接触太阳电池。通过在PEDOT∶PSS上采用热丝氧化升华技术制备MoOx层,通过优化LiF薄膜的厚度,在抛光硅片上初步实现了开路电压最高为592 mV和效率最高为10.13%的背接触太阳电池。采用金属辅助腐蚀制备硅纳米线陷光结构改善前表面陷光效果,得到了开路电压为587 mV,短路电流密度为35.57 mA/cm2,填充因子为69.97%,效率为14.61%的背接触太阳电池。
背接触硅基太阳电池 免光刻工艺 掩膜技术 PEDOT∶PSS空穴传输层 溶液法 interdigitated back contact silicon solar cell lithography-free process shadow mask technology PEDOT∶PSS hole transport layer solution method 
人工晶体学报
2021, 50(8): 1534
万雪健 1,2,*梁春军 1,2
作者单位
摘要
1 北京交通大学 1.理学院
2 2.光电子研究所, 北京 100044
碳电极具有成本低、印刷方便、可有效隔离水氧等优点,因此有望利用碳电极材料实现低成本、高稳定性的钙钛矿太阳电池。无空穴传输层的传统碳基钙钛矿太阳电池面临着空穴提取率低、电子逆向传输,钙钛矿和碳电极界面的载流子复合等问题。文章引入聚(3己基噻吩)(P3HT)作为器件的空穴传输层,使碳基钙钛矿太阳电池ITO/SnO2/MAPbI3/P3HT/Carbon的光伏性能得到了显著改善:器件的光电转化效率从11.16% 提高到13.37%。在氮气环境下,连续光照1000h,太阳电池的光电转化效率可保持初始值的87%,而传统器件在光照500h后,其光电转化效率已下降至初始值的60%。
钙钛矿太阳电池 碳电极 稳定 空穴传输层 perovskite solar cells P3HT P3HT carbon electrode stability hole transport layer 
半导体光电
2020, 41(6): 802

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