Перовскиттік күн ұяшықтарының құрылымдық және электрлік қасиеттеріне Spiro-OMeTAD қабықшасы қалыңдығының әсері.
Авторлар
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No4/23-34Кілт сөздер:
перовскитті күн ұяшықтары, кемтіктерді тасымалдау қабаты, Spiro-OMeTAD, өткізгіштік-АКМ, вольт-ампер сипаттамалары, импеданс өлшеулеріАңдатпа
Бұл жұмыста Spiro-OMeTAD-тың кемтік тасымалдау қабатының (HTL) қалыңдығының перовскитті күн батареяларының (PSC) электрлік тасымалдау қасиеттеріне әсері зерттелді. Spiro-OMeTAD қабықшалары 2000-нан 7000 айн/мин жылдамдықпен центрифугалау әдісі арқылы алынды. Spiro-OMeTAD қабықшаларының қалыңдығы мен морфологиясы атомды-күштік микроскопия (AFM) арқылы зерттелді. AFM кескіндерінен алынған деректерге сәйкес, қабықша қалыңдығы азайған сайын бетінің орташа квадраттық ауытқуының (rms) мәні артады. Қабықша қалыңдығын азайтқанда тыйым салу аймағының (Eg) 2,97 эВ-тен 3,01 эВ-ке дейін артуына әкеледі. Қабат қалыңдығы 260 нм болғанда, күн батареяларының тиімділігі ең жоғары мәніне жететіні байқалды; қабат қалыңдығының одан әрі артуы тиімділікті төмендетеді. PSC-ның импеданс спектрлерін талдау көрсеткендей, оңтайлы қабат қалыңдығы HTL кедергісін азайтып, перовскит/HTL интерфейсіндегі рекомбинация кедергісін арттырады, бұл заряд тасымалдаушылардың тиімді өмір сүру уақытын ұлғайтады. Spiro-OMeTAD-тың перовскит қабатының беткі қабатындағы токтың таралуы және беткі құрылымы зерттелді. Үлгілердің бетінде токтың біркелкі таралмағаны анықталды, ал жоғары өткізгіштікке ие, жоғары фотоэлектрлік сипаттамалары бар аймақтар перовскит кванттық нүктелері ретінде түсіндіріледі.
References
Devadiga D., Nagaraja A.T., Devadiga Dh., Selvakumar M. (2024) Minireview and Perspectives of Liquid Crystals in Perovskite Solar Cells. Energy & Fuels, 38 (2), 854 - 868. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c04050. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.3c04050
Sha W.E.I., Ren X., Chen L., Choy W.C.H. (2015) The efficiency limit of CH3NH3PbI3 perovskite solar cells. Appl. Phys. Lett., 106, 221104. DOI: 10.1063/1.4922150. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4922150
Saliba M., Correa-Baena J.-P., Gratzel M., Hagfeldt A., Abate A. (2018) Perovskite Solar Cells: From the Atomic Level to Film Quality and Device Performance. Angew. Chem., Int. Ed., 57, 2554–2569. DOI:10.1002/anie.201703226. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.201703226
Aristidou N., Eames C., Sanchez-Molina I., Bu X., Kosco J., Islam M. S., Haque S.A. (2017) Fast oxygen diffusion and iodide defects mediate oxygen-induced degradation of perovskite solar cells. Nat. Commun., 8, 15218. DOI: 10.1038/ncomms15218. DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms15218
Wolff C.M., Caprioglio P., Stolterfoht M., Neher D. (2019) Nonradiative Recombination in Perovskite Solar Cells: The Role of Interfaces. Adv. Mater., 31, 1902762. DOI: 10.1002/adma.201902762.
Jeong J., Kim M., Seo J., Lu H., Ahlawat P., Mishra A., Yang Y., Hope M. A., Eickemeyer F.T., Kim M., Yoon Y. J., Choi I. W., Darwich B.P., Choi S. J., Jo Y., Lee J. H., Walker B., Zakeeruddin S.M., Emsley L., Rothlisberger U., Hagfeldt A., Kim D. S., Gra¨tzel M., Kim J.Y. (2021) Pseudo-halide anion engineering for a-FAPbI3 perovskite solar cells. Nature, 592, 381–385.DOI: 10.1038/s41586-021-03406-5. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03406-5
Guan-Woo K., Hyuntae C., Minjun K., Lee J., Son S.Y., Park T. (2020) Hole transport materials in conventional structural (n-i-p) perovskite solar cells: from past to the future. Adv Energy Mater., DOI:10.1002/aenm.201903403. DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.201903403
Jeyakumar R., Bag A., Nekovei R., Radhakrishnan R. (2019) Interface studies by simulation on methylammonium lead iodide based planar perovskite solar cells for high efficiency. Sol. Energy, 104-111. DOI:10.1016/j.solener.2019.07.097. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.07.097
Tumen-Ulzii G., Matsushima T., Adachi C. (2021) Mini-Review on Efficiency and Stability of Perovskite Solar Cells with Spiro-OMeTAD Hole Transport Layer: Recent Progress and Perspectives. Energy & Fuels, 35 (23), 18915-18927. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c02190. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c02190
Yoo J.J., Wieghold S., Sponseller M.C., Chua M. R., Bertram S.N., Hartono N.T.P., Tresback J.S., Hansen E.C., Correa-Baena J.-P., Bulovic´V., Buonassisi T., Shin S.S., Bawendi M.G. (2019) An interface stabilized perovskite solar cell with high stabilized efficiency and low voltage loss. Energy Environ. Sci., 12, 2192–2199. DOI:10.1039/C9EE00751B. DOI: https://doi.org/10.1039/C9EE00751B
Jiang Q., Zhao Y., Zhang X., Yang X., Chen Y., Chu Z., Ye Q., Li X., Yin Z., You J. (2019) Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells. Nat. Photonics, 13, 460–466. DOI: 10.1038/s41566-019-0398-2. DOI: https://doi.org/10.1038/s41566-019-0398-2
Stolterfoht M., Caprioglio P., Wolff C., Ma´rquez Prieto J., Nordmann J., Zhang S., Rothhardt D., Ho¨rmann U., Amir Y., Redinger A., Kegelmann L., Zu F., Albrecht S., Koch N., Kirchartz T., Saliba M., Unold T., Neher D. (2019) The impact of energy alignment and interfacial recombination on the internal and external open-circuit voltage of perovskite solar cells. Energy Environ. Sci., 12, 2778–2788. DOI: 10.1039/C9EE02020A. DOI: https://doi.org/10.1039/C9EE02020A
Hawash Z., Ono L. K., Qi Y. (2018) Recent Advances in SpiroMeOTAD Hole Transport Material and Its Applications in Organic-Inorganic Halide Perovskite Solar Cells. Adv. Mater. Interfaces, 5, 1700623. DOI: 10.1002/admi.201700623. DOI: https://doi.org/10.1002/admi.201700623
Gelmetti, Montcada N., Pe´rez-Rodrı´guez A., Barrena E., Ocal C., Garcı´a-Benito I., Molina-Ontoria A., Martı´n N., Vidal-Ferran A., Palomares E. (2019) Energy Alignment and Recombination in Perovskite Solar Cells: Weighted Influence on the Open Circuit Voltage. Energy Environ. Sci., 12, 1309–1316. DOI: 10.1039/C9EE00528E. DOI: https://doi.org/10.1039/C9EE00528E
Wolff C.M., Caprioglio P., Stolterfoht M., Neher D. (2019) Nonradiative Recombination in Perovskite Solar Cells: The Role of Interfaces. Adv. Mater., 31, 1902762. DOI: 10.1002/adma.201902762. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.201902762
Wang J., Liu K., Ma L., Zhan X. (2016) Triarylamine: Versatile Platform for Organic, Dye-Sensitized, Perovskite Solar Cells. Chem. Rev., 116, 14675–14725. DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00432. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00432
Le Corre V.M., Stolterfoht M., Perdigo´n Toro L., Feuerstein M., Wolff C., Gil-Escrig L., Bolink H. J., Neher D., Koster L. J. A. (2019) Charge Transport Layers Limiting the Efficiency of Perovskite Solar Cells: How To Optimize Conductivity, Doping, and Thickness. ACS Appl. Energy Mater., 2, 6280–6287. DOI:10.1021/acsaem.9b00856. DOI: https://doi.org/10.1021/acsaem.9b00856
Grill I., Aygu¨ler M. F., Bein T., Docampo P., Hartmann N. F., Handloser M., Hartschuh A. (2017) Charge Transport Limitations in Perovskite Solar Cells: The Effect of Charge Extraction Layers. ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 37655–37661. DOI: 10.1021/acsami.7b09567. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.7b09567
Stolterfoht M., Wolff C. M., Amir Y., Paulke A., Perdigon L., Caprioglio P., Neher D. (2017) Approaching the Fill Factor Shockley Queisser Limit in Stable, Dopant-Free Triple Cation Perovskite Solar Cells. Energy Environ. Sci., 10, 1530. DOI: 10.1039/C7EE00899F. DOI: https://doi.org/10.1039/C7EE00899F
Das A.K., Mandal R., Mandal D.K. (2022) Impact of HTM on Lead-free Perovskite Solar Cell with High Efficiency. Optical and Quantum Electronics, 07. DOI: 10.1007/s11082-022-03852-z. DOI: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1366687/v1
Bag A., Radhakrishnan R., Nekovei R., Jeyakumar R. (2020) Effect of absorber layer, hole transport layer thicknesses, and its doping density on the performance of perovskite solar cells by device simulation. Solar Energy, 196, 177-182. DOI: 10.1016/j.solener.2019.12.014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.12.014
Da Y., Xuan Y., Li Q. (2018) Quantifying energy losses in planar perovskite solar cells. Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 174, 206–213. DOI: 10.1016/j.solmat.2017.09.002. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2017.09.002
Aimukhanov А.К., Rozhkova X.S., Ilyassov B.R., Omarbekova G.I., Seisembekova T.E. (2022) Effect of alcohol solvents on the structural, optical and electrical characteristics of PEDOT:PSS polymer films annealed at low atmospheric pressure. Eurasian physical technical journal, 19, 2 (40), 35-41. DOI: 10.31489/2022No2/35-41. DOI: https://doi.org/10.31489/2022No2/35-41
Hedley G., Ward A., Alekseev A., Calvyn T., Howells E.R., Serrano L., Cooke G., Ruseckas A., Samuel I.D. (2013) Determining the optimum morphology in high-performance polymer-fullerene organic photovoltaic cells. Nature Communications, 4, 2867. DOI: 10.1038/ncomms3867. DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms3867
Han R., Zhao Q., Hazarika A., Li J., Cai H., Ni J., Zhang J. (2022) Ionic Liquids Modulating CsPbI3 Colloidal Quantum Dots Enable Improved Mobility for High-Performance Solar Cells. ACS Appl. Nano Mater., 5, 10, 14092–14132. DOI: 10.1021/acsami.1c20274. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.1c20274
Downloads
Түсті
Өңделді
Қабылданды
Жарияланды
How to Cite
Журналдың саны
Бөлім
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
