摘要:无机选择性接触和卤化物钙钛矿 (HaPs) 之间的界面可能是使用这些材料制造稳定且可重复的太阳能电池的最大挑战。NiO x 是一种具有吸引力的空穴传输层,因为它适合 HaPs 的电子结构,而且高度稳定且可以低成本生产。此外,NiO x 可以通过可扩展且可控的物理沉积方法(如射频溅射)制造,以促进可扩展、无溶剂、真空沉积的基于 HaP 的太阳能电池 (PSC) 的探索。然而,NiO x 和 HaPs 之间的界面仍然无法得到很好的控制,这有时会导致缺乏稳定性和 V oc 损失。在这里,我们使用射频溅射来制造 NiO x,然后在不破坏真空的情况下用 Ni y N 层覆盖它。Ni y N 层在 PSC 生产过程中对 NiO x 进行双重保护。首先,Ni y N 层保护 NiO x 免受 Ar 等离子体将 Ni 3+ 物种还原为 Ni 2+ 的影响,从而保持 NiO x 的导电性。其次,它钝化了 NiO x 和 HaPs 之间的界面,保持了 PSC 的长期稳定性。这种双重效应将 PSC 效率从平均 16.5%(创纪录电池 17.4%)提高到平均 19%(创纪录电池 19.8%),并提高了器件稳定性。关键词:卤化物钙钛矿、太阳能电池、氧化镍、氮化镍、钝化、界面■简介
Pb(Zr·Ti·1-x)O3[41]、(Pb,La)(Zr,Ti)O3[42]、(Bi·1/2·Na·1/2)TiO3-BaTiO3[43]、(1-x)(Bi·1/2
过去十年,钙钛矿 (HP) 因其在光伏 (PV) 和发光二极管 (LED) 领域的优异光电特性而备受关注。1、2 其中,基于钙钛矿的发光二极管 (PeLED) 显示出超过 20% 的外部量子效率 (EQE)。3、4 最近,大量的研究集中在无铅 HP,主要是在 PV 中,作为解决毒性问题最有前途的策略。然而,无铅 PeLED 的开发受到的关注较少,主要是因为与含铅 PeLED 相比,它们固有的稳定性较低。因此,开发采用工业友好型技术制造的无铅 PeLED 是该领域的一个重要里程碑。3D HP 具有低激子结合能,使用低维结构(如 2D HP)是制造 PeLED 的首选。 5、6 与无铅 HP PV 的情况一样,Sn-HP 是开发 PeLED 最有希望的家族。尽管如此,尽管在性能(EQE 和亮度)方面取得了长足的进步,3、7、8 Sn 2+ 在其氧化状态下容易在环境条件下发生氧化,形成四价态 Sn 4+ 。这一事实导致了 ap 型自掺杂过程,留下不需要的 Sn 2+ 空位,这些空位充当非辐射复合中心,从而猝灭了钙钛矿发射。已经提出了几种方法和努力来克服 Sn 2+ 氧化。9 一些研究证实 SnF 2 是一种广泛用作太阳能电池中 Sn 补偿剂的添加剂,10、11 引入 Cl 掺杂,10 或使用适量的金属锡。10 使用 NaBH 4
N. Meftahi博士,A。J。Christofferson博士和Salvy Russo教授卓越科学卓越科学中心,RMIT大学,墨尔本,墨尔本,维多利亚州3001,澳大利亚电子邮件:Nastaran.meftahi.meftahi@rmit.rmit.edu.edu.edu.edu.edu.au.au M. A. A. A. Surmiak博士,S。J。J. J. J. lu,Ruiet,S。Ru。 M. Michalska女士,D。P。McMeekin博士和U. Bach教授莫纳什大学化学与生物工程系,维多利亚州莫纳什大学3800年,澳大利亚弧形卓越科学卓越科学中心,莫纳什大学,维多利亚州3800,澳大利亚,澳大利亚电子邮件:Adam.surmiak@monash.edmonash.edu d. angmo d. angmo,D.D.D. vak vak,A。A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A.克莱顿,维多利亚州3168,澳大利亚,J。Lu博士,J。LU博士材料综合技术的主要技术实验室,武汉技术大学,武汉430070,中国H. Deng。 3800,澳大利亚澳大利亚卡里亚·埃文斯化学与生物化学学院,佐治亚理工学院,亚特兰大,乔治亚州佐治亚州30332,美国教授,戴维·A·温克勒教授,洛杉矶特洛布斯大学,梅尔伯恩,梅尔伯恩,维多利亚州3086,澳大利亚国王,洛杉矶大学,洛杉矶,戴维·A·温克勒生物化学和化学系,不在*相应的作者†这些作者同样贡献了关键词:机器学习,准2D Ruddlesden-Popper Perovskites,太阳能电池,高吞吐量
其高吸收系数使其在半透明太阳能电池应用方面具有吸引力。 [6] 然而,这些材料的高吸收系数使其难以在低带隙钙钛矿(≈带隙<1.7 eV)PSC 中获得高平均可见光透射率 (AVT) 值。虽然降低钙钛矿层厚度是增强任何半透明 PSC (ST-PSC) 中 AVT 的明显解决方案,但是,由于与使用溶液工艺制造亚 100 纳米、均匀、无针孔的钙钛矿薄膜相关的限制,该解决方案尚未可靠地实施。 [7] 因此,限制了 ST-PSC 可实现的最大 AVT。为了解决这个问题,据报道,替代性的钙钛矿层沉积和生长策略可以在不需要显著减少膜厚度的情况下提高钙钛矿层的透射率。[7] 例如,最初引入了脱湿和网格辅助沉积技术,使钙钛矿薄膜部分覆盖在基底上。脱湿技术导致随机生长的钙钛矿岛的形成,[8,9] 而网格辅助沉积导致钙钛矿在受控的网格结构中生长。[10,11] 虽然这两种方法显著提高了钙钛矿层的透射率,但由于在无钙钛矿区域空穴传输层和电子传输层直接接触导致分流通路的存在,相应的器件表现出有限的 PCE。[12] 需要在没有钙钛矿的区域额外选择性沉积绝缘分子,以减少上述泄漏损失。 [12,13] 随后,引入支架层和材料以生长有序的大孔 [14] 微结构 [15,16] 和纳米结构 [17] 钙钛矿层。虽然这些钙钛矿结构表现出增强的透射率和减少的分流通路,从而提高了 ST-PSC 的 AVT 和 PCE,但它们的制造相对复杂和繁琐得多,即与厚的不透明钙钛矿薄膜的溶液处理相比,它们需要额外的材料和合成工艺。此外,在大多数情况下,上述 ST-PSC 的开路电压 (V oc) 和填充因子 (FF) 分别低于 ≈ 1000 mV 和 ≈ 70%,这表明与不透明的对应物相比,这些器件中存在残余复合损失。因此,需要一种简单的替代方法来生长足够透明和致密的钙钛矿层
和非结构化数据。[1,2] 在大脑中,信息储存在突触中,突触中有一个裂缝连接两个神经细胞(神经元)。 当输入刺激到达前神经元时,神经递质会从前神经元分泌出来,与后神经元上的受体结合,并调节离子传输通道(图 1a)。[3] 离子通过通道的动态通过激活/停用离子通透性通道的形成(即电导更新)在增强/减弱突触权重方面起着至关重要的作用。[3] 根据突触前刺激,突触权重会暂时维持或持续数分钟、数小时甚至更长时间,并可充当记忆状态。 开发一种通过类似离子的动力学更新电导的人工突触将非常接近地模拟生物突触的行为,并最终可以模拟各种生物神经操作。漂移忆阻器已经成功模拟了具有长期增强 (LTP) 和长期抑制 (LTD) 特性的电导更新,但本质上是随机的 [4] 并且需要额外的扩散元件来模拟离子动力学。[5] 3 端器件结构(例如晶体管)可以调节离子,因此是人工突触的有希望的候选者。[6–13] 电解质门控晶体管无需额外电路即可控制离子。[6,7] 然而,实现电解质门控晶体管的长期可塑性一直具有挑战性,主要是因为器件不稳定性(例如,接触处的寄生电化学反应引起)。[6–8] 铁电场效应晶体管 (FeFET) 提供了一种出色的器件架构,通过控制铁电栅极的极化来编程/擦除非易失性多电导状态,从而控制突触权重。 [9] 铁电栅极已用于调节 FeFET 的电导率,FeFET 采用各种半导体作为沟道材料,包括氧化铟镓锌 (IGZO) [9–11] 、二维材料 [12,13] 和聚合物。[42] 然而,用缺乏离子的半导体材料模拟离子动力学几乎是不可能实现的。因此,需要一种能够传导离子并保持其电子结构的沟道材料。金属卤化物钙钛矿半导体因其独特的离子-电子混合导电特性,是用于人工突触的有前途的材料。[14–16] 高迁移率、大扩散长度和长载流子寿命等显著的电子导电特性使得
发现用于光电应用的基于铅的有机无机钙钛矿材料引发了光伏材料研究的革命。尽管它们具有出色的材料,例如强光吸收,长期充电载体寿命与高载流子迁移率结合使用,生产成本较低,长期不稳定以及铅的毒性目前妨碍了他们在工业试验量表中的部署。[1]为了克服这一缺点,已提议将双重钙蛋白酶与一般的For-Mula A 2 1 + M 1 + M'3 + X 6提议为候选材料,可在perovskites的大量扩展研究领域提供无铅替代方案。在钙钛矿目录的该分支中研究的第一批材料之一是CS 2 Agbibr 6,显示了设备[2,3]的高稳定性[2,3]和低有效的载体质量[4],其长载体重组寿命
在人类行为引起的气候危机的情况下,[1,2]由于基于杂种金属卤化物钙钛矿配合的太阳能设备的发展,光电场在过去几年中经历了快速行为。[3]当前,这些设备已经达到了商业硅细胞的竞争效率。[4]迄今为止,使用中孔TIO 2(M -Tio 2)作为电子传输层(ETL),通过中端架构实现了最高效的钙钛矿太阳能电池(PSC)。介孔支架与吸湿化合物(如锂盐)相掺杂,以增强其电子迁移率。[5–8]尽管Li-Greatment主要改善了钙钛矿设备的性能,因为它主要改善了细胞的开路电压和填充因子,但它也会导致太阳能设备针对环境水分的不稳定性以及其光伏参数的低可重复性。[9,10]的确,如今为PSC实际开发而要克服的一些最重要的瓶颈与记录效率无关,而与两者都没有有关:1)他们缺乏可复制的制造方法; 2)固有的低稳定性在逼真的室外条件下(水分,紫外线照明,温度等)。在第一种情况下,PSC的效率分散率在更公认的实验室中远非狭窄,因为它已经在有关该主题的参考文章中进行了彻底讨论,因为Saliba等人,[9] Jimenez-López等人,[11] Qiu等。[12]和许多其他。[19-21]在第二位,PSC对环境条件的敏感性,尤其是对钙钛矿材料的敏感性,施加了使用干燥大气盒的使用,这阻碍了这些太阳能设备的大规模生产。[13–18]在这种情况下,许多研究人员致力于寻找钝化材料,以修改不利于设备的性能但会提高其稳定性的层中层。到目前为止,用于钝化界面的材料包括2D钙钛矿,金属氧化物化合物或绝缘有机材料。这些报道的方法通常使用解决方案方法,但是,尚未探索任何可扩展到工业制造的替代真空工艺。
在人类行为引起的气候危机的情况下,[1,2]由于基于杂种金属卤化物钙钛矿配合的太阳能设备的发展,光电场在过去几年中经历了快速行为。[3]当前,这些设备已经达到了商业硅细胞的竞争效率。[4]迄今为止,使用中孔TIO 2(M -Tio 2)作为电子传输层(ETL),通过中端架构实现了最高效的钙钛矿太阳能电池(PSC)。介孔支架与吸湿化合物(如锂盐)相掺杂,以增强其电子迁移率。[5–8]尽管Li-Greatment主要改善了钙钛矿设备的性能,因为它主要改善了细胞的开路电压和填充因子,但它也会导致太阳能设备针对环境水分的不稳定性以及其光伏参数的低可重复性。[9,10]的确,如今为PSC实际开发而要克服的一些最重要的瓶颈与记录效率无关,而与两者都没有有关:1)他们缺乏可复制的制造方法; 2)固有的低稳定性在逼真的室外条件下(水分,紫外线照明,温度等)。在第一种情况下,PSC的效率分散率在更公认的实验室中远非狭窄,因为它已经在有关该主题的参考文章中进行了彻底讨论,因为Saliba等人,[9] Jimenez-López等人,[11] Qiu等。[12]和许多其他。[19-21]在第二位,PSC对环境条件的敏感性,尤其是对钙钛矿材料的敏感性,施加了使用干燥大气盒的使用,这阻碍了这些太阳能设备的大规模生产。[13–18]在这种情况下,许多研究人员致力于寻找钝化材料,以修改不利于设备的性能但会提高其稳定性的层中层。到目前为止,用于钝化界面的材料包括2D钙钛矿,金属氧化物化合物或绝缘有机材料。这些报道的方法通常使用解决方案方法,但是,尚未探索任何可扩展到工业制造的替代真空工艺。