低温制备的二氧化钛介晶电子传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用学术资讯

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近年来，钙钛矿太阳能电池 (Perovskite Solar Cells) 以其高光电转换效率等优点引起了人们的广泛关注，其最高效率已达到了25.2%。电子传输层作为钙钛矿太阳能电池的重要组成部分，在传输电子及阻挡空穴起到重要的作用，其中二氧化钛 (TiO2) 作为常见的电子传输材料，因其成本低、无毒、与钙钛矿材料具有合适的能带能级等特点而被广泛应用。然而，TiO2作为电子传输层材料通常需要高温煅烧过程，且其电子传输性能较差，这不利于钙钛矿太阳能电池未来商业化。因此，基于TiO2电子传输层的钙钛矿太阳能电池的光伏性能的改善一直是研究的重点。
近日，福州大学魏明灯教授团队首次将锐钛矿二氧化钛介晶电子传输层材料应用于钙钛矿太阳能电池中，且该制备过程避免了高温煅烧过程, 最佳光电转换效率达到了20.26%。由于TiO2介晶是由微小的子单元沿着相同的方向聚集在一起，从而形成的高度有序结构，有利于电子快速输运。同时，TiO2介晶具有大量孔隙，有利于钙钛矿沿纳米晶空隙渗透，从而增大了钙钛矿层与电子传输层的接触面积，降低了界面电阻。因此，与传统TiO2电子传输材料相比，TiO2介晶电子传输层具有更好的电子传输能力，这有利于从钙钛矿层快速抽取光生载流子，减少钙钛矿层与电子传输层界面处的电荷积累，抑制了载流子复合，从而提高器件的光伏性能，并能够抑制迟滞效应。因此，本研究为研制基于新型电子传输材料的高效钙钛矿太阳能电池提供了一条新的途径。

图1. 基于二氧化钛介晶电子传输层的钙钛矿太阳能电池的结构图及其最佳器件的J-V曲线
这一成果近期发表在ChemSusChem上，第一作者为福州大学的博士研究生郭明煌。

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