基于聚合物非富勒烯体系PM6:Y6的钙钛矿/有机集成太阳电池光伏性能优化

摘要：

通过工艺创新和薄膜优化技术成功制备基于CH3NH3PbI3/PM6:Y6(BTP-4F)的钙钛矿/有机集成太阳电池(IPOSCs).通过添加剂1-8二碘辛烷DIO的调控和热退火处理,极大优化CH3NH3PbI3/PM6:Y6混合薄膜质量和获得层间欧姆接触.与此同时,近红外区有机层的空穴和电子迁移率为8.3×10-3 cm2/(V·s)和8.8× 10-3 cm2/(V·s),可以和可见区钙钛矿层的空穴和电子迁移率相匹配,实现在微观通路上达到载流子运输平衡,导致器件具有高短路电流密度Jsc和高填充因子FF.另外,通过优化聚合物非富勒烯体系PM6:Y6质量比例混合成膜,使得薄膜中的非辐射复合位点密度和载流子复合明显减少,使得电子和空穴的提取和传输更加高效,能够提供更大的驱动力来改善载流子传输,同时形成更宽的耗尽区来抑制载流子复合以提高器件的开路电压Voc.优化的集成太阳能电池的短路电流密度提升到25.88 A/cm2,开路电压Voc增加到1.18 V,填充因子FF达到80％,光响应扩宽到950 nm,外量子效率在可见光区达到90％,最佳能量转换效率高达24.42％,这是目前报道的IPOSCs中的最高效率之一.结果表明,通过可见区材料和近红外区聚合物非富勒烯体系材料组合和器件结构优化来增强钙钛矿太阳电池对于近红外光的吸收,从而提升IPOSCs性能是一种有效的手段和方法.为将来开发高效率IPOSCs奠定了实验工艺和构建理论基础.

关键词：钙钛矿/有机集成太阳电池、聚合物非富勒烯体系、载流子运输平衡、非辐射复合

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分类号：TM914.4;TP311.13;TN305.93

资助基金：山东省自然科学基金重点项目;山东省泰安市科技创新发展项目;泰山学院教育教学研究专项重点项目;泰山学院教学改革研究项目;泰山学院横向科研项目;资助的课题

在线出版日期：2023-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：304-313