Onderzoekers vinden nieuwe manieren om de gatentransportlaag te reguleren voor efficiënte perovskietzonnecellen

Volgens een studie gepubliceerd in Nano-energieheeft een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Chen Chong van het Hefei Institute of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen de foto-elektrische conversie-efficiëntie (PCE) van perovskietzonnecellen (PSC’s) verhoogd tot 24,5%.

Ze gebruikten het anorganische nanomateriaal tinsulfoxide (SnSO) als doteermiddel om de organische gatentransportlaag 2,2′,7,7′-tetrakis te oxideren en te reguleren[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9,9-spirobifluoreen (spiro-OMeTAD).

Spiro-OMeTAD is het meest kritische materiaal voor de gatentransportlaag (HTL). Om het ladingstransportvermogen van spiro-OMeTAD te verbeteren, is lithiumtrifluormethaansulfonylimide (Li-TFSI) vereist om de reactie tussen zuurstof en spiro-OMeTAD te bemiddelen.

Deze traditionele dopingmethode heeft echter een lage doteringsefficiëntie en er zal overmatig Li-TFSI in de spiro-OMeTAD-film achterblijven, wat leidt tot een afname van de compactheid en de geleidbaarheid op lange termijn van de film. De duur van de oxidatiereactie duurt gewoonlijk 10 tot 24 uur om de gewenste geleidbaarheid en werkfunctie te bereiken.

In deze studie ontwikkelden de onderzoekers een snelle en reproduceerbare strategie om de oxidatie van het nanomateriaal onder controle te houden. Ze gebruikten SnSO-nanomateriaal om spiro-OMeTAD voor te oxideren tot spiro-OMeTAD^.+TFSI^– vrije radicalen in precursoroplossingen. Dit verbeterde de geleidbaarheid, optimaliseerde de energieniveaupositie van HTL en bereikte een hoge PCE van 24,5%.

Ze ontdekten dat de SnSO-gereguleerde spiro-OMeTAD HTL een gaatjesvrije, uniforme en gladde morfologie heeft. Zowel de prestaties als de morfologie blijven stabiel, zelfs bij hoge temperaturen en hoge luchtvochtigheid.

“Bovendien duurt het oxidatieproces slechts een paar uur, wat goed is voor het verbeteren van de commerciële bereidingsefficiëntie van PSC’s”, aldus prof. Chen Chong.

Deze studie biedt een effectieve strategie om de efficiëntie en stabiliteit van PSC’s verder te verbeteren, wat van groot belang is voor het bevorderen van de commercialisering ervan.