低温制备SnO2电子传输层用于钙钛矿太阳能电池

作者：罗媛; 朱从潭; 马书鹏; 朱刘; 郭学益; 杨英^*

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 71(11): 396-406.

• SnO2
• 钙钛矿太阳能电池
• 低温制备
• 稳定性

SnO2具有光稳定性优异、可低温溶液制备等优点被视为电子传输层的优异材料之一,广泛应用于高效稳定的平面异质结钙钛矿太阳能电池.本文在低温(150℃)下采用旋涂工艺制备SnO2电子传输层,探究了SnO2前驱体溶液不同浓度(SnO2质量分数为2.5%—10.0%)下制备的SnO2电子传输层对钙钛矿太阳能电池性能的影响.通过对SnO2薄膜进行扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱和透射光谱分析,发现基底的覆盖率、透光率和SnO2薄膜的带隙随SnO2前驱液浓度的增加而增大;通过对SnO2/钙钛矿(MAPbI3)薄膜进行SEM、UV-Vis、X-射线衍射(XRD)、稳态光致发光(PL)光谱分析,发现SnO2胶体分散液浓度为7.5%制备的SnO2层上沉积的MAPbI3的粒径最大,结晶度最好,具有更有效的电荷提取和传输能力;通过对钙钛矿太阳能电池进行电化学交流阻抗(EIS)、外量子效率(EQE)分析,发现质量分数为7.5%制备的器件具有最小的传输电阻和最佳的光电转换能力,且获得了15.82%的光电转换效率,在环境空气湿度(25±5)℃,RH>70%,无封装的条件下储存600h后仍保持初始效率的92%.同时,采用浓度优化后的SnO2前驱液制备了柔性器件,获得了1.3.12%的光电转换效率,且在(30±5)℃,RH>70%的空气环境下储存84天后仍保持初始效率的48%,在弯曲循环1000次(弯曲半径为3 mm)后,仍保留了初始效率的78%.这为提高柔性钙钛矿太阳能电池性能奠定了基础.

• 单位
  中南大学; 清远先导材料有限公司