AZO包覆ZnO纳米线对钛矿太阳能电池性能影响的研究

摘要

钙钛矿太阳能电池因其优异的光电性能而成为近期的研究热点.ZnO作为一种宽禁带n型半导体(Eg=3.37eV在300K),且具有较高的电子迁移率,因此作为钙钛矿电池的支架部分成为可以与TiO2多孔层相媲美的材料.与此同时,纳米线(NWs)作为一种低温生长的一维结构,在传输电子方面具有更大的优势.Kumar及其合作者通过采用ZnONWs作为电子传输层,实现了8.9％的电池效率.本文中,由于AZO自身的n型铝掺杂,其导带位置与ZnO相比略有提升,因此尝试对ZnONWs表面进行AZO包覆,进而改善电池性能.首先,采用低温水热法生长ZnONWs,然后用旋涂法在其表面包覆不同铝掺杂浓度的AZO前驱液,最后对制备的ZnONWs基钙钛矿太阳能电池进行了光电性能的表征通过在NWs表面包覆AZO,电池的开路电压和光电转换效率有较明显提升.当ZnONWs长度为450nm,AZO中Al和Zn的摩尔比为5％时,电池的光电转换效率最高可达到10.7％,短路电流为19.77mA/cm2,开路电压达到900mV,填充因子为0.60,而没进行表面包覆的电池效率只有8.5％,开路电压仅有770mV.5％AZO表面处理后,CH3NH3PbI3和ZnONWs内部界面处的复合阻抗最大,电池性能最好.