ZnO/PbS异质结量子点太阳能电池的界面修饰及稳定性研究
2021-04-09邢美波魏玉瑶王瑞祥
化工学报 2021年3期
关键词:界面
邢美波,魏玉瑶,王瑞祥
(北京建筑大学环境与能源工程学院,北京市建筑能源高效综合利用工程技术研究中心,北京100044)
引 言
硫化铅(PbS)量子点具有吸收光谱和禁带宽度可调[1-2]、多激子效应[3-5]、对红外光谱可吸收及化学稳定性强[6-7]等特点,是光伏器件中优异的光电能量转换材料。PbS 量子点太阳能电池因此受到广泛关注并在近年取得新的突破。2017 年,Liu 等[8]用液相配体交换法合成的PbS 量子点制备太阳能电池,提升了电池的开路电压(open-circuit voltage,Voc)和电荷注入效率,并获得了11.28%的电池光电转换效率(power conversion efficiency, PCE)。之后,Xu 等[9]在2018 年报道了一种矩阵工程方法,即通过在PbS 量子点表面覆盖混胺碘化铅的方法,将PbS 量子点太阳能电池的光电转换效率提升到了12%,这是目前该类电池取得的最高转换效率。
量子点太阳能电池中不同材料接触构成的界面处存在的能级差和缺陷在很大程度上影响着电荷的传输和复合等界面特性。研究人员多采用钝化表面缺陷[10-11]及调整电池结构[12-13]等方式优化电池性能。界面修饰综合了二者作用,是优化太阳能电池光电转换效率的有效手段。电子传输层具有加强电子从PbS量子点光吸收层向导电玻璃电极的传输而阻挡空穴的作用,相反,电子阻挡层则阻挡电子向金属电极的传输。众多研究已证明,电子传输层和电子阻挡层的引入可有效改善太阳能电池的性能[14-15],在此基础上,可进一步通过优化电子传输层和电子阻挡层来提升太阳能电池的光电转换效率。……
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