钙钛矿太阳能电池行业，实现高效可靠的半透明钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池行业，实现高效可靠的半透明钙钛矿太阳能电池图5. a)带/不带调谐 ST-PSC的低Eg PSC的J - V特性。b) 调谐 ST-PSC 和未过滤和过滤的低Eg PSC 的 EQE 光谱。图4. a) 透射光谱和 b)具有调谐 AVT 的基于 IO:GT 的ST-PSC 的J - V特性。c) 作为 AVT 函数的 PCE 绘图，用于与其他 ST-PSC 进行比较。图1. a) ITO 和 IO:GT 薄膜的透射光谱和 b) UPS 光谱（用于获得的功函数）。在 c) 深功函数 (ITO) 和 d) 浅功函数(IO:GT) TCO 作为顶部正极的条件下能带弯曲的示意图。图2. a) 设备架构和 b) PSC的横截面 FE-SEM 图像。c) 透射光谱和 d)具有 Ag 正极的不透明 PSC、具有 ITO 的 ST-PSC 和IO:GT 电极反向和正向扫描的J - V特性。图3. a) ITO 和 b) IO:GT 在黑暗和光照

半透明钙钛矿太阳能电池（ST-PSC）由于其在建筑集成光伏和串联太阳能电池方面的潜力增加而引起了相当大的关注。由于使用透明电极会损失光电流，ST-PSC 通常表现出比不透明的无机-有机混合钙钛矿太阳能电池 (PSC) 更低的功率转换效率 (PCE) 值。此外，透明导电氧化物 (TCO) 的导电性通常低于不透明金属，例如金和银。因此，已经研究了氧化物-金属-氧化物多层结构以克服导电性问题。然而，由于需要重复真空沉积步骤，工艺成本和时间依然很高。

来自韩国中央大学和成均馆大学的学者研究了利用电子传输层（ETL）和顶部电极之间的掺镓和钛掺杂的氧化铟（IO：GT）去取代倒置ST-PSC中使用的传统铟锡氧化物（ITO）。与传统ITO相比，IO：GT的功函数（−4.23 eV）更浅（−4.69 eV）有助于抑制肖特基势垒的形成并增强ETL/正极界面处的电荷传输。通过采用IO：GT，ST-PSC的功率转换效率（PCE）从8.59%提高到17.90%（认证17.53%），平均可见光透射率（AVT）为21.9%，这是迄今为止报告的所有ST-PSC中类似AVT的PCE记录。此外，将这些ST-PSC作为顶部电池，本文实现了四端钙钛矿-钙钛矿串联太阳能电池，显示出23.35%的高PCE。此外，ST-PSC的稳定性也得到了证实，在没有封装的情况下，在空气环境中1864小时（≈77天）后依然保持了96%以上的初始PCE，这比采用金属正极的设备更好。因此，这些结果表明，采用 IO:GT 可以成为高效稳定的倒置 ST-PSC 的一条有希望的途径，并且具有较好的透明度。相关文章以“Highly Efficient and Reliable Semitransparent Perovskite Solar Cells via Top Electrode Engineering”标题发表在Advanced Functional Materials。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202111760

图1. a) ITO 和 IO:GT 薄膜的透射光谱和 b) UPS 光谱（用于获得的功函数）。在 c) 深功函数 (ITO) 和 d) 浅功函数(IO:GT) TCO 作为顶部正极的条件下能带弯曲的示意图。

图2. a) 设备架构和 b) PSC的横截面 FE-SEM 图像。c) 透射光谱和 d)具有 Ag 正极的不透明 PSC、具有 ITO 的 ST-PSC 和IO:GT 电极反向和正向扫描的J - V特性。

图3. a) ITO 和 b) IO:GT 在黑暗和光照 (AM 1.5G 100 mW cm -2 ) 条件下的ST-PSC 的C – V特性。c) 奈奎斯特图，d) Mott-Schottky 曲线，e) 归一化 TPC 衰减和 f) ITO 和IO:GT 基于电极的 ST-PSC 的光强度相关电流密度。

图4. a) 透射光谱和 b)具有调谐 AVT 的基于 IO:GT 的ST-PSC 的J - V特性。c) 作为 AVT 函数的 PCE 绘图，用于与其他 ST-PSC 进行比较。

图5. a)带/不带调谐 ST-PSC的低Eg PSC的J - V特性。b) 调谐 ST-PSC 和未过滤和过滤的低Eg PSC 的 EQE 光谱。

图6. a) SPO 特性，b) PCE 值直方图，以及 c) 具有 Ag 正极的未封装不透明 PSC 和具有 IO:GT 正极的ST-PSC 的归一化 PCE 稳定性特性。

本文使用 IO:GT 透明顶部正极代替传统的ITO，以在倒置钙钛矿太阳能电池中实现浅功函数和有利的能带排列。通过抑制ETL 和顶部电极处的肖特基势垒，可以通过 EIS 和C - V分析证明显着增强的电荷收集特性。由于 FF 的显着增强，基于IO:GT 的 ST-PSC 的 PCE 为 17.90%，远高于基于 ITO 的ST-PSC (8.59%)。基于顶部正极工程，PLUE 为0.70，AVT 为 21.9%，PCE 为 17.90%，优于迄今为止报道的其他 ST-PSC 的性能。受益于电极特性，ST-PSCs 的 AVT 值从 21.9% 提高到35.3%，并结合低Eg用于 4T-PTSC 的 PSC，其中 4T-PTSC 的最佳实现效率为 23.35%，过滤器为AVT 21.9 。此外，与金属电极相比，采用 IO:GT 正极获得了令人印象深刻的长期环境稳定性，这为基本上采用半透明光伏电池的顶部正极以提高整体性能和稳定性提供了新的指导方针。（文：SSC）

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