钙钛矿太阳电池中的光浸泡现象研究
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- 论文作者：杨兵初 ; 周聪华 ; 刘钢
- 年：2017
- 作者机构：中南大学物理与电子学院先进材料超微结构与超快过程研究所;
- 论文关键词：钙钛矿太阳电池 ; 光浸泡 ; 氧空位
- 会议召开时间：2017-05-27
- 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
- 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
- 语种：中文
- 分类号：TM914.4
- 学会代码：ZKYQ
- 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
- 会议地点：中国北京
- 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
- 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
- 页数：1
- 文件大小：830k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
光浸泡现象是太阳电池中常见的问题,它体现在器件需经过一段时间光照才能到达饱和输出性能~([1,2])。目前,普遍认为光浸泡现象是可逆的,即在暗态环境放置一段时间后,电池性能会恢复到初始状态~([3])。我们在以TiO_2为电子传输层的介孔钙钛矿太阳电池中发现了不可逆的光浸泡现象。在光照一段时间后,电池的光电转换效率有很大的提高,并且这个光浸泡现象并不是可逆的,这是由于光照对TiO_2产生了不可逆的变化。为了理解其中机理,我们结合X射线光电子能谱(XPS),时间分辨光致发光谱(PL)和电流-电压曲线,仔细研究了光和二氧化钛之间的相互作用。实验结果表明光照会导致TiO_2表面产生一定的氧空位,这些氧空位迅速地被"自由"电子占据,因此Ti~(4+)转变成为Ti~(3+),这些"自由"电子在TiO_2的能带中形成一个供体能级,对TiO_2实现掺杂。光照掺杂行为不仅增加了二氧化钛膜的电导率,而且加速了钙钛矿薄膜和二氧化钛层之间的电荷提取。这两个优点最终有助于提高太阳能电池的短路电流密度,填充因子,开路电压以及光电能转换效率。基于上述观察,我们提出在器件制造之前,对TiO_2薄膜进行预照射会缩短光浸泡时间,并通过实验验证了这个方法的可行性。
引文
[1]J.Kim,G.Kim,Y.Choi,J.Lee,S.Heum Park,K.Lee,Light-soaking issue in polymer solar cells:Photoinduced energy level alignment at the sol-gel processed metal oxide and indium tin oxide interface,Journal of Applied Physics,111(2012)114511.
[2]A.Sundqvist,O.J.Sandberg,M.Nyman,J.-H.Sm?tt,R.?sterbacka,Origin of the S-Shaped JVCurve and the Light-Soaking Issue in Inverted Organic Solar Cells,Advanced Energy Materials,6(2016)1502265.
[3]C.Zhao,B.Chen,X.Qiao,L.Luan,K.Lu,B.Hu,Revealing underlying processes involved in light soaking effects and hysteresis phenomena in perovskite solar cells,Advanced Energy Materials,5(2015)1500279.
[2]A.Sundqvist,O.J.Sandberg,M.Nyman,J.-H.Sm?tt,R.?sterbacka,Origin of the S-Shaped JVCurve and the Light-Soaking Issue in Inverted Organic Solar Cells,Advanced Energy Materials,6(2016)1502265.
[3]C.Zhao,B.Chen,X.Qiao,L.Luan,K.Lu,B.Hu,Revealing underlying processes involved in light soaking effects and hysteresis phenomena in perovskite solar cells,Advanced Energy Materials,5(2015)1500279.