钆掺杂二氧化锡电子传输层用于平面钙钛矿太阳能电池

【作者】 王仁杰； 吴炯桦； 程树英；

【机构】 福州大学物理与信息工程学院；

【摘要】 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSC）因其高吸收系数、带隙可调、长载流子寿命等优点而备受关注。目前,PSC的光电转换效率（PCE）已从2009年的3.8%提高到目前的认证效率25.8%,显示出光伏技术的巨大潜力。由于二氧化锡（SnO₂）具有低迟滞、低温制备和高紫外稳定性等优点,是目前应用最广泛的PSC电子传输层。然而,当使用SnO₂作为电子传输层时,SnO₂表面存在大量的锡悬挂键和氧空位缺陷,这些缺陷导致严重的电荷复合并加剧界面的不稳定性。鉴于此,本工作首次将钆（Gd）元素引入到基于SnO₂的平面PSC中,优化了SnO₂和钙钛矿之间的界面。Gd元素有利于SnO₂与钙钛矿层之间形成更好的能带匹配,促进电子的传输和收集。此外,Gd可以有效钝化SnO₂的界面缺陷,减少电荷复合,并降低表面能,进一步提高钙钛矿薄膜的质量和PSC的PCE。结果,基于Gd掺杂的PSC呈现22.40%的最优PCE和21.95%的认证效率。我们的工作表明,稀土元素Gd掺杂是提高PSC光伏性能的有效方法,为PSC的界面研究提供了一个有希望的方向。更多还原