基于氨羧络合剂螯合二氧化锡的高效钙钛矿/硅四端叠层太阳能电池

摘要

通过螯合反应合成了5种包含氨羧络合剂的二氧化锡(SnO_(2))纳米颗粒电子传输层材料,并比较了各类氨羧络合剂对SnO_(2)电子传输层的形貌、载流子输运、钙钛矿薄膜结晶性以及相应钙钛矿太阳能电池器件性能的影响。结果表明,最优的材料选择是具有更多配位位点的乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(ethylene glycol bis(2-aminoethyl ether)tetraacetic acid,EGTA)。EGTA-SnO_(2)电子传输层具有更加平整和致密的表面以及更加高效的载流子输运能力。在此电子传输层上沉积的钙钛矿薄膜具有更大的晶粒尺寸,且界面处的非辐射复合可得到抑制。基于此制备的宽带隙(约1.73 eV)不透明钙钛矿太阳能电池能量转化效率达到17.45%。进一步采用透明氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)电极替代金(Au)电极并与晶硅太阳能电池结合,得到钙钛矿/硅四端叠层太阳能电池,其总体能量转化效率超过23%。