1. 引言 近年来,由于钙钛矿太阳能电池成本低、效率高、制备简单等特点,吸引了众多研究人员的关注。自从 2009 年 Miyasaka 等人首次报道以来,钙钛矿太阳能电池 (PSC) 技术已经从 3.8% 提升至 25% 左右 [1,2]。基本的钙钛矿太阳能电池由透明导电层(例如氟掺杂氧化锡 (FTO) 或铟掺杂氧化锡 (ITO)、电子传输层、光敏钙钛矿层、空穴传输层以及金属电极)组成。由于电子传输层适用于所有层,因此它对于 PSC 的高效率起着重要作用。TiO 2 是最常用的电子传输层之一,因为它具有多种制备方法,例如旋涂、喷涂、溅射等 [3–5]。除了制备技术之外,TiO 2 结构还存在一些问题,例如氧空位和非化学计量缺陷,尤其是位于 TiO 2 表面的缺陷 [6,7]。这些缺陷阻碍电子流动,导致钙钛矿太阳能电池性能不佳。一些研究人员报道了一些不同的材料如 SnO 2 、 ZnO、CdS 和 WOx 代替 TiO 2 作为电子传输层 [8–11]。尽管 CdS 作为电子传输层还远远不能令人满意,但它可能是改性和钝化 TiO 2 表面的优异界面材料。最近,Hwang 等人报道 CdS 作为介孔 TiO 2 层的改性材料,可提高钙钛矿太阳能电池的稳定性 [12]。Zhao 等人使用 CdS 作为前体溶液的添加剂,观察到复合显著减少 [13]。Dong 等人使用 CdS 作为电子传输层,观察到 PSC 的效率为 16.5% [14]。Wessendorf 等人通过使用 CdS 作为电子传输层,观察到磁滞减小 [15]。Cd 扩散到钙钛矿层导致晶粒尺寸增加,从而提高效率 [16]。Mohamadkhania 等人使用 SnO 2 表面上的 CdS 作为界面改性剂,观察到磁滞减小和效率提高 [17]。Ma 等人表明,在 TiO 2 表面化学沉积 CdS 可将效率从 10.31% 提高到 14.26% [18]。
摘要:卤化物钙钛矿发光二极管 (PeLED) 在下一代显示技术中具有巨大应用潜力。然而,由于高效率需要非常薄的传输层,而这些传输层在溶液处理过程中通常会因不当的润湿和干燥而出现空间不均匀性,因此扩大规模将具有挑战性。在这里,我们展示了如何使用通过原子层沉积生长的薄 Al 2 O 3 层优先覆盖不完美空穴传输层沉积的区域并与有机传输层形成混合复合材料,从而使空穴传导和注入能够通过有机空穴传输层持续进行。这具有减少异质结处非辐射复合和提高载流子选择性的双重效果,我们推断这是由于抑制了氧化铟锡和钙钛矿层之间的直接接触。我们观察到我们的 pin LED 中的电致发光外部量子效率立即从平均 9.8% 提高到 13.5%,冠军效率为 15.0%。该技术使用工业上可用的设备,可以很容易地扩展到更大的区域并纳入薄膜光伏电池等其他应用中。关键词:钙钛矿、发光二极管、原子层沉积、区域选择性、效率
这是一种很有前途的光吸收材料,具有低成本溶液加工、易于制造和优异的光电性能。[1,2] 自从首次报道采用甲基铵碘化铅 (MAPbI 3 ) 的钙钛矿太阳能电池 (PSC) 以来 [3],它们的小面积电池能量转换效率 (PCE) 现在已超过 25%。[4,5] PSC 的高效率是通过成分工程 [6–8]、表面钝化 [9–13] 和/或使用各种添加剂来调整钙钛矿层来实现的。[14–16] 除了钙钛矿层的组件工程外,人们还致力于开发高效的电荷传输层。[17–21] 特别是,电子传输层 (ETL) 在实现高效稳定的 PSC 中起着重要作用。 [22,23] 到目前为止,二氧化钛 (TiO 2 ) 是 PSC 中广泛应用的电子传输层,但其存在电导率低、表面缺陷密度高的问题。[24] 在替代电子传输层中,氧化锌 (ZnO) 因其高电子迁移率和与钙钛矿材料能级匹配良好而被视为一种方便的候选材料。[25,26] 这
1。最近,由于其低成本,高效率和便捷的制造,钙钛矿太阳能电池对许多研究人员变得更具吸引力。自从宫宫和同事于2009年首次报道以来,钙钛矿太阳能电池(PSC)技术已从3.8%提高到25%左右[1,2]。基本的钙钛矿太阳能电池由透明的导电层组成,例如弗洛林掺杂锡氧化物(FTO)或imper的掺杂锡氧化物(ITO),电子传输层,光敏的钙钛矿层,孔传输层,最后是金属电极。由于对所有层都是有效的,因此电子传输层对于高效率在PSC中起重要作用。tio 2是最常用的电子传输层之一,其各种制造方法(例如自旋涂层,喷涂,溅射等)。[3-5]。独立于制备技术,TIO 2结构包括一些问题,例如氧气空位和尤其位于TIO 2表面上的非化色缺陷[6,7]。那些缺陷可以防止电子流,从而导致钙钛矿太阳能电池性能不佳。一些研究人员报告了一些不同的材料,例如SNO 2,ZnO,CDS和WOX,而不是TIO 2作为电子传输层[8-11]。尽管CD作为电子传输层仍然远非令人满意,但它可能是用于修饰和钝化TIO 2表面的出色界面材料。最近,Hwang等。报道CD作为中孔TIO 2层的修饰材料,导致钙钛矿太阳能电池的稳定性提高[12]。Zhao等。 Dong等。Zhao等。Dong等。Dong等。使用CD作为前体溶液的添加剂,并观察到重组显着降低[13]。使用CD作为电子传输层,观察到PSC的效率为16.5%[14]。Wessendorf等。通过使用CD作为电子传输层[15]观察到滞后的减少。CD扩散到钙钛矿层会导致晶粒尺寸增加,从而提高效率[16]。 Mohamadkhania等。 使用SNO 2表面上的CD作为接口修饰符,观察到滞后降低并提高效率[17]。 ma等。 表明,在TIO 2表面上化学沉积的CD可将效率从10.31%提高到14.26%[18]。CD扩散到钙钛矿层会导致晶粒尺寸增加,从而提高效率[16]。Mohamadkhania等。 使用SNO 2表面上的CD作为接口修饰符,观察到滞后降低并提高效率[17]。 ma等。 表明,在TIO 2表面上化学沉积的CD可将效率从10.31%提高到14.26%[18]。Mohamadkhania等。使用SNO 2表面上的CD作为接口修饰符,观察到滞后降低并提高效率[17]。ma等。表明,在TIO 2表面上化学沉积的CD可将效率从10.31%提高到14.26%[18]。
传输层 SDA 表示,PWSA 的传输层旨在将跟踪层连接到地面的拦截器和其他武器系统,将“增强包括导弹防御在内的多个任务领域”。据国防部称,SDA 已经授予传输层第 1 部分和第 2 部分的原型协议。传输层最终将由大约 300-500 颗卫星组成。SDA 申请在 2025 财年为“数据传输层、传感器功能以及备用位置、导航和计时功能”拨款 14 亿美元。拦截器 MDA 探索了消灭敌方高超音速武器的方案,包括拦截导弹、超高速射弹、定向能武器和电子攻击系统。2020 年 1 月,MDA 发布了一份高超音速防御区域滑翔相武器系统拦截器的原型提案请求草案。该计划旨在“降低拦截器关键技术和集成风险”。 2021 年 4 月,MDA 转向滑翔段拦截器 (GPI),该拦截器将与宙斯盾武器系统集成。尽管 GPI 名义上将在 2034 财年提供高超音速导弹防御能力,但 2024 财年国防授权法案 (PL 118-31) 第 1666 节要求国防部在 2029 年 12 月 31 日之前实现该项目的初始作战能力,并在 2032 年 12 月 31 日之前实现全面作战能力。洛克希德马丁公司、诺斯罗普格鲁曼公司和雷神导弹与防御公司已获得 GPI “加速概念设计”阶段的合同。2024 年 5 月,国防部与日本签署了合作开发 GPI 的正式协议。
电子传输层(ETL)的材料在聚合物太阳能电池(PSC)的性能中起着重要作用,但是面临挑战,例如低电子传输迁移率和电导率,较低的解决方案处理性以及极端的厚度敏感性,这将破坏光伏性能和大型制造技术的兼容性。为了应对这些挑战,设计和合成了两个特殊胺锚定的长链链的新型N型二酰亚胺分子(PDINB)可行地设计和合成。pdinb在常见的有机溶剂中显示出非常高的溶解度,例如二氯甲烷(> 75 mg ml -1)和乙醇含有乙酸作为添加剂(> 37 mg ml -1),当在活动层上沉积时会导致出色的纤维形成性。使用PDINB为ETL,全面增强了PSC的光伏性能,从而导致功率转化效率(PCE)高达18.81%。由于PDINB的强大自动效应和高电导率,它显示出可观的厚度耐受性能,其中设备保持持续高的PCE值,厚度从5到30 nm变化。有趣的是,PDINB可以用作不同类型的PSC中的通用ETL,包括非富烯PSC和全聚合物PSC。因此,PDINB可以作为PSC的有效ETL的潜在竞争候选者。
摘要。金属卤化物钙钛矿材料在钙钛矿太阳能电池和发光二极管中迅速前进,这是由于其优质的光电特性。钙钛矿光电设备的结构包括钙钛矿活动层,电子传输层和孔传输层。这表明优化过程随着复杂的化学结晶过程和复杂的物理机制之间的复杂相互作用而展开。钙钛矿光电学中的传统研究主要取决于试验和错误实验,这是一种效率较低的方法。最近,机器学习的出现(ML)已大大简化了优化过程。由于其强大的数据处理能力,ML在发现潜在模式和做出预测方面具有显着优势。更重要的是,ML可以揭示数据中的潜在模式并阐明复杂的设备机制,从而在增强设备性能中起关键作用。我们提出了将ML应用于Perovskite光电设备的最新进步,涵盖了钙钛矿活动层,传输层,接口工程和机制。此外,它还为未来的发展提供了预期的前景。我们认为,ML的深层整合将大大加快钙钛矿光电设备性能的全面增强。
如今,为了满足人类的能源需求,对一次能源和二次能源的需求一直在增加。近年来,太阳能电池已被用作生产可再生、可持续和无污染能源的替代品。各种材料已被用作电池中的传输层。TIO2 是这些材料之一,已被广泛用作电子传输层,但目前,ZnO 是另一种重要材料。比 TIO2 的使用更晚。此外,钙钛矿太阳能电池是属于纳米家族的新一代太阳能电池。目前,钙钛矿太阳能电池 (PSC) 是电子工业中一种很有前途的电池,因为它具有高功率转换效率,以及制造硅太阳能电池的相对较低的成本,以及导致钙钛矿在不同类型的基板上使用的灵活性。此外,石墨烯作为光伏能量转换最重要的基本光伏材料已经出现并得到使用。石墨烯在太阳能电池的构造中用作透明电极、层间活性层、电子和空穴传输层或电子和空穴分离层。在本文中,目标是找到太阳能电池中功率转换效率最高的最佳结构,我们将进一步看到,通过使用钙钛矿、ZnO 和石墨烯,我们将以较低的制造成本实现 16% 的功率转换效率。
III-V 胶体量子点 (CQD) 在红外光电探测中备受关注,CQD 合成和表面工程的最新发展提高了性能。本文研究了光电探测器的稳定性,发现锌离子从电荷传输层 (CTL) 扩散到 CQD 活性层会增加其中的陷阱密度,导致操作过程中性能快速且不可逆地下降。为了防止这种情况发生,本文在 CQD 和 ZnO 层之间引入了有机阻挡层;但这会对设备性能产生负面影响。然后,该设备允许使用 C60:BCP 作为顶部电子传输层 (ETL) 以获得良好的形态和工艺兼容性,并选择 NiO X 作为底部空穴传输层 (HTL)。第一轮基于 NiO X 的设备表现出高效的光响应,但由于针孔而存在高漏电流和低开路电压 (Voc)。本研究将聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺] (PTAA) 与 NiO X NC 结合形成混合 HTL,这种添加可减少针孔形成、界面陷阱密度和双分子复合,从而增强载流子收集。光电探测器在施加 1 V 偏压时在 970 nm 处实现 53% 的外部量子效率 (EQE),并且在连续照明操作 19 小时后仍保持 95% 的初始性能。光电探测器在货架储存 80 天后仍保持 80% 以上的性能。