大面积钙钛矿太阳能电池与铜金属接触

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一群来自印度理工学院Bhilai已经开发了一种活性面积为2厘米的钙钛矿太阳能电池2背面接触电极由铜(铜)研究人员Nikhil Chander说:“我们正在努力提高新型钙钛矿材料的稳定性,并在每一个可能的加工步骤中降低成本。新利18appnet.“我们的工作重点是通过使用铜触点来降低成本,而不是黄金”。

太阳能电池是通过两步旋转涂布氟掺杂氧化锡(FTO)衬底技术;一个甲基碘化铅铵(MAPbI3.钙钛矿层夹在钛氧化物(TiO2)电子传输层(ETL)和空穴传输层(HTL)由Spiro-OMeTA;和铜导电电极。此外,还建立了一个类似的金(Au)导电电极作为参考电池的装置。“通过热蒸发,铜或金接触电极通过金属遮罩沉积,以完成电池制造过程,”印度小组指出。

研究人员解释说,用于金属接触的铜、银和铝通常会导致不稳定性问题,比如扩散这些金属斯皮罗-OMeOTAD或钙钛矿层会发生化学反应,可能会对电池的性能造成不利影响。“其中,便宜的铜具有相对较高的工作功能,稳定性也不错,”学者们说。功函数是粒子从介质内部穿过表面所需要的能量。当在某些电子电路中把不同的金属连接起来时,就需要考虑到这种效应。

科学家们建造了一个细胞,其活动区域为0.25厘米和一个更大的面积为2厘米2采用300w氙灯作为光源,在标准AM 1.5G辐射下测量其性能。

这些细胞经过了7周的测试。

图片:印度理工学院Bhilai

0.25厘米2电池的效率为9.78%,开路电压为0.99 V,短路电流密度为18.82 mA/cm2,填充系数为53%。相比之下,同样的器件与金金属触点的效率为10.42%,开路电压为0.94 V,短路电流密度为20.31 mA/cm2,填充系数为54%。用金接触电极构建的器件也表现出低漏电流密度,这有利于填充因子。

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当放大到2厘米2大小、细胞显示较低开路电压下降,光亮度显著降低电流。分流电阻研究小组强调说:“随着尺寸的增大,铜基和铜基器件的体积减小。”“这表明,由于设备面积的扩大,分流效应增加。”

用铜金属化法制备的电池具有良好的电化学性能5.61%,基于黄金的则为5.92%。这些效率经过了7周的测试,金基电池能够保持大约74%的初始性能,而铜基电池只能保持大约35%的初始效率。“在环境条件下14天后,钙钛矿薄膜的颜色看起来更加褪色,”它解释说。这是薄膜在空气和水分影响下降解的迹象。这种退化导致了光电流值和由此产生的填充因子下降。

该研究的主要结论是,完全消除金不可能立即实现,在这方面,科学家建议使用一层薄的金和金属接触一个厚,上覆铜层。研究人员表示:“这将确保钙钛矿层不会直接与铜接触,金的使用也将最小化。”“通过这种方式,黄金的使用量可以减少80%左右,”Chander说新利18appnet

本文介绍了太阳能电池低成本金属接触铜制备大面积钙钛矿太阳能电池的稳定性研究发表在能源研究

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