多功能类反蛋白石结构的钙钛矿太阳能电池电子传输层

as钙钛矿太阳能电池作为全新一代光伏设备,凭借其优异的光伏性能、廉价、易制备等诸多优点得到光伏领域的广泛关注。短短五年时间,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率己由3.81 %提升至20.1 %,超越了发展多年的染料敏化太阳能电池以及多晶硅太阳能电池。典型的钙钛矿太阳能电池由电子传输层、钙钛矿光吸收层以及空穴传输层组成,其中电子传输层的主要作用是选择性传递电子,抑制钙钛矿太阳能电池中电子空穴的复合。氧化钛是典型的n型半导体,由其组成的致密层以及介孔层是目前最广泛使用的一种电子传输层。然而,此类氧化钛电子传输层的制作过程复杂,需要多步煅烧而且基于此类氧化钛电子传输层的钙钛矿太阳能电池的光吸收效率较低,这些缺点都极大地限制了钙钛矿太阳能电池的发展。

华东理工大学材料科学与工程学院杨化桂教授课题组针对这一问题设计了一种多功能类反蛋白石结构氧化钛电子传输层,不但简化了电子传输层的制作工艺,而且显著提高了钙钛矿太阳能电池的光吸收效率以及光电转换效率。相关结果在线发表在Advance Science上,DOI:10.1002/advs.201500105。他们采用硫酸钛作为钛源,聚苯乙烯乳液作为模板,通过简单地旋涂工艺以及一步煅烧处理制备了类反蛋白石结构氧化钛电子传输层。这种新型的电子传输层结构新颖功能多样,它的底相当于传统结构中的氧化钛致密层,能够有效减少电子空穴的复合,其类反蛋白石结构主体不但有助于钙钛矿材料的填充,更能有效提高电池结构的光吸收效率。最终,与传统介孔结构钙钛矿电池相比,基于该类反蛋白石结构电子传输层钙钛矿电池的光电转换效率提升了19.2%。