太阳能电池的金属有机钙钛矿层通常使用旋涂技术在与行业相关的紧凑型基板上制造

2019-10-16 08:32:50

太阳能电池的金属有机钙钛矿层通常使用旋涂技术在与行业相关的紧凑型基板上制造。这些钙钛矿层通常具有许多孔,但效率却高得惊人。现在已经发现了这些孔不会导致正面和背面触点之间明显短路的原因。

早期的金属有机钙钛矿的效率仅为百分之几(2006年为2.2%)。但是,这种情况很快发生了变化:现在的记录水平大大高于22%。当前商业上占主导地位的硅太阳能电池技术的等效效率提高花费了50多年的时间。由低成本的金属有机钙钛矿制成的薄膜可以例如通过旋涂并随后烘烤(由此溶剂蒸发并且材料结晶)而大规模生产,这一事实使得该技术变得更具吸引力。

钙钛矿膜上的孔

然而,由旋涂在紧凑的基底上产生的钙钛矿薄膜通常并不完美,而是具有许多孔。亨利·斯奈思教授率领的钙钛矿研究小组的样本也展示了这些孔。问题在于,这些孔可能由于太阳能电池的相邻层接触而导致太阳能电池短路。这将大大降低效率水平,这是没有观察到的。

薄层堆积

现在,马库斯·贝尔(MarcusBär)和他的小组以及弗里茨·哈伯(Fritz Haber Institute)的光谱显微镜小组一起仔细检查了亨利·斯奈斯(Henry Snaith)的样本。使用扫描电子显微镜,他们绘制了表面形态。随后,他们在BESSY II处使用分光显微技术分析了样品区域的化学成分孔。博士生克劳迪娅·哈特曼(Claudia Hartmann)解释说:“我们能够证明,即使在孔中,基板也没有真正暴露出来,而实际上是由于在那里的沉积和结晶过程而形成了一层薄层,显然可以防止短路。” 。

..并防止短路

科学家们能够同时确定,在直接接触接触层的情况下,电荷载流子必须克服的能垒才能彼此复合。“电子传输层(TiO2)和正电荷载流子的传输材料(Spiro MeOTAD)实际上没有直接接触。此外,接触层之间的复合势垒足够高,以至于这些太阳能电池中的损耗很小尽管钙钛矿薄膜上有很多孔,”巴尔说。

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