多功能三层体系提高碳基钙钛矿太阳电池的效率和稳定性：增透、紫外防护、超疏水和自清洁

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:48
文章英文标题
Improving Efficiency and Stability of Carbon‐Based Perovskite Solar Cells by a Multifunctional Triple‐Layer System: Antireflective, UV‐Protective, Superhydrophobic, and Self‐Cleaning
正文
无空穴传输层( HTL )和金属接触的低成本碳基钙钛矿太阳能电池( C- PSCs )具有很好的市场前景。然而，与传统PSCs相比，效率较低，在水分通过多孔碳电极的渗透过程中不稳定，以及从装置玻璃一侧接收紫外线( UV )光仍然是挑战。本文采用数值模拟和实验相结合的方法，在无HTL的C- PSCs玻璃表面构建了一个包含TiO2 / SiO2 / CeO2多孔纳米材料的多功能三层结构体系，通过引入紫外光的阻挡和超疏水特性，提高了细胞的减反特性和长期稳定性。此外，由于TiO2的光催化自清洁作用，该体系对环境污染物具有良好的耐受性。一种超疏水碳背接触还被用来夹在两个超疏水表面之间的钙钛矿活性层，进一步增强器件的抗湿性。聚二甲基硅氧烷( PDMS ) -TiO2 / SiO2 / CeO2 /玻璃/ meso-TiO2 / MAPbI3 /超疏水碳构型器件在无HTL的C- PSCs中的效率为16.60 %，在50  ℃的紫外光和相对湿度为90 %的条件下具有优异的长期稳定性(保持初始效率的98.5 %不封装)。
文章内容（英文）
Low‐cost carbon‐based perovskite solar cells (C‐PSCs) without a hole transport layer (HTL) and metal contact are highly promising for marketing. However, lower efficiency than conventional PSCs and instability during the penetration of moisture through the porous carbon electrode as well as the incoming of ultraviolet (UV) light from the glass side of the device remain challenges. Herein, a multifunctional triple‐layer system containing TiO2/SiO2/CeO2 porous nanomaterials is numerically simulated and experimentally used on the glass side of HTL‐free C‐PSCs. This strategy is designed to increase cell efficiency by enhancing the antireflective feature and long‐term stability via the UV light blocking and superhydrophobic properties introduced to the surface. Furthermore, this system is durable against environmental pollutants due to the photocatalytic self‐cleaning effect of TiO2. A superhydrophobic carbon back contact is also used to sandwich the perovskite active layer between two superhydrophobic surfaces and further the humidity resilience of the device. The device with polydimethylsiloxane (PDMS)–TiO2/SiO2/CeO2/glass/meso‐TiO2/MAPbI3/superhydrophobic‐carbon configuration shows an efficiency of 16.60% among the HTL‐free C‐PSCs and superior long‐term stability (maintaining 98.5% of the initial efficiency without encapsulation) against UV light and relative humidity of 90% at 50 °C.
来源出处
Journal|[J]Solar RRLVolume 4, Issue 12. 2020.
DOI
https://doi.org/10.1002/solr.202000491

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