Small:采用等效电路模型研究以聚合物作为空穴传输层的硒基太阳能电池

硒基太阳能电池是最古老的太阳能电池。在此之后涌现了一系列太阳能电池,例如硅基太阳能电池,染料太阳能电池,有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等。但相对于这些类型的太阳能电池,硒基太阳能电池发展较为缓慢。这主要是由于单质硒层难于调控性能并且对于硒单质层中的载流子动态过程并不清楚。解决这些问题预期能带来硒基太阳能电池领域的进一步迅速发展。

目前由于硒的直接带隙、良好的稳定性和活性层为金属单质等优点而重新引起人们的广泛关注。鉴于单质硒层难于改善其自身性能,因此调控器件结构变得更为重要。在各种器件结构中,具有顶部有机空穴传输层n- i-p结构的硒基太阳能电池显示出巨大的潜力,这是因为可以精心设计有机空穴传输层来实现从 Se 吸光层中顺利地提取空穴并保护 Se 表面。然而,采用有机有机空穴传输层的硒太阳能电池的性能并没有达到预期,这就需要寻找新型的有机空穴传输材料来提高硒基太阳能电池的性能。

香港城市大学的张其春课题组,在结合其在有机空穴材料的经验,提出了以基于吡咯并吡咯二酮(DPP)的有机聚合物作为空穴传输层的硒基太阳能电池。该有机聚合物具有和硒吸光层匹配的能级,致密的形貌和高的迁移率,基于该有机聚合物的硒基太阳能电池光电转换效率达到4.3%,这是基于有机空穴传输层的硒基太阳能电池中效率最高的。此外,通过分析两种分别基于器件的奈奎斯特曲线和电流电压曲线的等效电路模型并与钙钛矿太阳能电池进行比较,发现载流子复合过程是影响SSCs性能的关键因素。Se 活性层的进一步优化和研发用于硒基太阳能电池的新型有机HTL来抑制 Se 膜光生载流子复合过程可以作为未来硒基太阳能电池性能提升的主要研究方向。

论文信息:

Employing Equivalent Circuit Models to Study the Performance of Selenium-Based Solar Cells with Polymers as Hole Transport Layers

Wenbo Liu, Fei Yu, Weijun Fan, Wei-shi Li, Qichun Zhang*

Small

DOI: 10.1002/smll.202101226

原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202101226