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用于平面钙钛矿太阳能电池的1D石墨氮化碳添加剂改性ZnO电子传输层:在1cm 2活性面积上12.22 %的功率转换效率

论论资讯 | 2023-04-24 3热度

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1D graphitic carbon nitride additive modified ZnO electron transport layer for planar perovskite solar cells: 12.22 % power conversion efficiency over 1 cm<sup>2</sup> active area

Eswaramoorthy N.; Rajaram K.

Published:2023-06-01
DOI:10.1016/j.diamond.2023.109917

研究背景

如今,太阳能电池已经成为绿色能源的重要来源之一。然而,当前的太阳能电池仍存在一些问题,如效率低、成本高、稳定性差等。因此,研究人员一直在寻找新的材料和方法来提高太阳能电池的效率和稳定性。本研究旨在探索一种新的光收集结构,以提高太阳能电池的效率和稳定性。

研究内容

本研究使用不同重量比的一维管状石墨氮化碳(1D g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>)添加剂(0.01、0.03和0.05 wt%)与ZnO混合制备电子传输层(GT1、GT3和GT5)。这些ZnO纳米颗粒由Caesalpinia pulcherrima植物提取物合成,并作为还原剂和包覆剂。管状结构的g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>材料是通过将三聚氰胺材料与乙二醇(EG)在550℃下处理而制备的。研究人员使用场发射电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等仪器对制备的光伏材料进行形态学、光学和结构性能分析。研究人员采用简单、经济的方法制备了1 cm<sup>2</sup>的平面钙钛矿光伏器件。添加剂存在于ZnO层上,可以减少表面缺陷,提高电子提取和光收集行为。此外,冠军器件(GT3)在自然空气条件下表现出最大的12.22%的功率转换效率,比所有制备的器件都要高。所有制备的器件的环境稳定性和UV稳定性分别估计了360小时和20小时。

研究意义

本研究采用了一种新的光收集结构,使用1D g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>添加剂改性的ZnO作为电子传输层,制备了高效率、稳定性好的太阳能电池。这种方法简单、经济,可以用于光电子学应用。此外,研究人员还发现,添加剂存在于ZnO层上,可以减少表面缺陷,提高电子提取和光收集行为,这为太阳能电池的进一步研究提供了新思路。

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