Advanced Materials綜述: SnO2 n-i-p鈣鈦礦太陽能電池研究進展

一、【導讀】

鈣鈦礦型太陽能電池是利用鈣鈦礦型有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料，屬于第三代太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池。具有優異的性能、低成本、能夠帶來巨大的經濟價值和社會效益。其工作原理主要如下：當接收到太陽光照射時，鈣鈦礦層通過吸收光子導致電荷分離，產生電子-空穴對。由于鈣鈦礦材料激子束縛能的差異，這些載流子或者成為自由載流子，或者形成激子。而且，因為這些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復合幾率和較高的載流子遷移率，所以載流子的擴散距離和壽命較長。然后，這些未復合的電子和空穴分別被電子傳輸層和空穴傳輸層收集，即電子從鈣鈦礦層傳輸到等電子傳輸層，最后被ITO收集；空穴從鈣鈦礦層傳輸到空穴傳輸層，最后被金屬電極收集，當然，這些過程中總不免伴隨著一些使載流子的損失，如電子傳輸層的電子與鈣鈦礦層空穴的可逆復合、電子傳輸層的電子與空穴傳輸層的空穴的復合（鈣鈦礦層不致密的情況）、鈣鈦礦層的電子與空穴傳輸層的空穴的復合。要提高電池的整體性能，這些載流子的損失應該降到最低。最后，通過連接FTO和金屬電極的電路而產生光電流。

在鈣鈦礦器件的設計中，n-i-p構型被認為是常規的器件結構類型n-i-p設備堆棧通常由一個透明的導電氧化物（TCO）、致密和/或介孔n型電子傳輸層（ETL）、鈣鈦礦吸收層、p型空穴傳輸層（HTL）、背接觸電極以及其他的一些附件構成，以便實現更好的性能。而SnO₂在n型電子傳輸層方面展示出巨大的應用前景，具有能帶寬，良好的傳輸能力及電磁遷移能力以及低溫可加工性等特點。

二、【成果掠影】

Kai Zhu研究小組綜述了高效氧化錫的研究進展以及在鈣鈦礦太陽能電池的應用前景，重點是n-i-p型器件構型。幫助其了解基于SnO₂在PSC領域中的研究現狀，作者首先概述了導致記錄基于SnO₂的PCE關鍵方法以及近年來SnO₂沉積方法的發展歷程。其次，系統性的論述了與SnO₂相關的化學及物理性能，包括缺陷、固有特性等以及對器件的影響特點。而后，作者著重討論了與SnO₂開發和應用相關的問題和挑戰，SnO₂/鈣鈦礦界面優化，以及為解決這些問題而開發的各種策略。 此外，作者還重點介紹了一些與可擴展流程和對工業有吸引力的靈活設備。并指出高效、穩定、可打印、大規模鈣鈦礦太陽能電池的未來發展趨勢。

該綜述以“Advances in SnO₂?for Efficient and Stable n-i-p Perovskite Solar Cells”為題發表在Advanced Materials上。

三【數據概覽】

圖一??SnO2發展趨勢

圖二?SnO₂的物化性能

圖三 SnO_2/鈣鈦礦界面設計

文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202110438

本文由wakawaka供稿。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱：tougao@cailiaoren.com.

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaokefu.