柔性钙钛矿太阳能电池SnO2电子传输层的优化

来源 :第十届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会论文集 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Taosnowball
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随着可穿戴电子器件的普及,对柔性可变形的钙钛矿太阳能电池(FPSCs)的需求日益增长。电子传输层(ETL)是钙钛矿电池的重要组成部分,直接影响着电池的性能和稳定性。ETL的高温制备工艺与柔性基底不匹配,ETL与钙钛矿的界面的机械性能差,在弯折过程中容易产生裂纹和剥离,这些问题均制约了FPSCs的发展。为应对柔性电池对钙钛矿电池ETL提出的挑战,我们从ETL的低温制备、有机/无机杂化界面的构筑和粘性界面修饰三个策略出发,提升FPSCs的光电和机械能力。利用甲胺气体熏蒸将SnO2胶体表面-OH基团去质子化形成Sn-O-Sn键,促进SnO2胶体的交联和薄膜的致密化,在室温下制备了具有较强结晶性和机械强度的ETL。进一步通过酸碱中和反应制备了水溶性的聚电解质(PAA-EA),将其引入SnO2胶体中,利用氢键和静电相互作用构建了纳米复合有机/无机杂化ETL,提升SnO2胶体的分散性,同时增强ETL的拉伸强度和断裂韧性。基于优化后的SnO2 ETL,FPSC效率超过23%。为提高SnO2与钙钛矿间界面强度,制备了具有树枝状分子结构和氢键互补单元的超支化聚合物,用作柔性钙钛矿太阳能电池中的ETL/钙钛矿层间的"粘合层",通过氢键的动态缔合解离耗散拉伸能量,从而提升了层间断裂韧性。基于超支化聚合物修饰的FPSC在弯曲半径为3 mm,10000次机械弯曲循环后仍能保持其初始效率的88.9%。
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