Källa: perovskite-info.com
Forskare från Kinas Chongqing University, Chinese Academy of Sciences (CAS) och JA Solar Holdings Co., tillsammans med Sydkoreas Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) och Tysklands CTF Solar och har designat en perovskitsolcell baserad på en binär blandat håltransportskikt (HTL) som enligt uppgift ger bättre prestanda än HTL:er som är beroende av vanligt använda hygroskopiska dopmedel.
Schematisk illustration av den plana strukturen av nyp perovskite solcell
Bild: Chinese Academy of Sciences, DeCarbon, Creative Commons License CC BY 4.0
Teamet blandade två populära håltransportmaterial för att bilda en binär blandad HTL, som uppvisade förbättrad fuktbeständighet. Som ett resultat uppnådde PSC:er utrustade med den blandade HTL en mästareffektkonverteringseffektivitet (PCE) på upp till 24,3 procent och överlägsen driftsstabilitet. Cellerna utan inkapsling kan bibehålla 90 procent initial effektivitet efter lagring i mörka omgivningsförhållanden (30 procent RH) i 1200 timmar. Dessa resultat tyder på att en sådan blandad HTL kan vara en lovande strategi för att möta framtidens krav på solcellsapplikationer med låg kostnad samt utmärkt effektivitet och enhetsstabilitet.
Forskarna tillverkade HTL med polymeren Regioregular poly(3-hexyltiofen) (P3HT) och Spiro-OMeTAD i en blandad binär konfiguration, som de hävdar ger bättre skydd för perovskitabsorbatorn som används i cellen tack vare hydrofobiciteten hos P3HT. "P3HT uppvisar inte bara en högre grad av molekylär ordning utan visar också en föredragen "face-on"-orientering, dvs P3HT-molekylerna är parallella med substratet, vilket har betydande positiva effekter på de opto-elektroniska egenskaperna och laddningsbärarens rörlighet, " förklarade de.
Teamet byggde solcellen med ett indiumtennoxid (ITO) substrat, ett tenn(IV)oxid (SnO2) elektrontransportskikt (ETL), ett perovskitskikt, det föreslagna HTL, molybdenoxid (MoOx) buffertskiktet och ett guld (Au) metallkontakt.
Forskarna testade prestandan hos flera solceller som utvecklats med denna design och med en aktiv yta på 0,08 cm2 genom en solsimulator utrustad med en 450 W Xenon-lampa och en Keithley 2400-källmätare under standardbelysningsförhållanden. Mästarenheten uppnådde en effektkonverteringseffektivitet på 24,30 procent och en certifierad verkningsgrad på 24,22 procent. Den uppnådde också en öppen spänning på 1,18 V, en kortslutningsströmtäthet på 24,94 mA cm-2 och en fyllningsfaktor på 82,51 procent. Cellen kunde också behålla 90 procent av sin ursprungliga effektivitet efter 1 200 timmars lagring i mörk omgivning.
"En framgångsrik modifiering av den konventionella Spiro-OMeTAD HTL har visats genom att införliva hydrofob polymer P3HT i Spiro-OMeTAD-film för att förbättra effektiviteten och stabiliteten hos perovskitsolceller", avslutade gruppen. "Vi tror att denna strategi kommer att bana väg för utvecklingen av billiga, effektiva och stabila perovskitsolceller."
