Towards large-area perovskite solar cells: the influence of compact and mesoporous TiO2 electron transport layers
Towards large-area perovskite solar cells: the influence of compact and mesoporous TiO2 electron transport layers
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迈向大面积钙钛矿太阳能电池：致密介孔 TiO2 电子传输层的影响
DOI：
10.1088/2053-1591/aad311
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发表时间：
2018-07
影响因子：
2.3
通讯作者：
Zhong Dingyong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ye Wang;Xiang Jin;Huang Feng;Zhong Dingyong
二氧化钛（TiO2）是一种广泛应用于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电子传输材料。为了揭示额外的介孔TiO2 （mp-TiO2）层对使用TiO2作为电子传输层制备大面积钙钛矿太阳能电池的影响，我们对有或没有额外的mp-TiO2层的溶液处理psc进行了全面的研究。光发射光谱测量表明，与紧凑的TiO2 （cp-TiO2）层相比，mp-TiO2层具有略大的功函数，这将提高钙钛矿-TiO2界面处的电子萃取效率。添加mp-TiO2层的psc比仅添加cp-TiO2层的psc表现出更好的性能。当器件面积从0.16 cm2扩大到1.44 cm2时，它们的效率损失更小，并且具有更好的长期稳定性。在干燥空气中保持1000小时后，该装置的有效面积为1.44 cm2，其初始效率约为89%。对于这两种情况，增加有源器件面积有利于长期稳定性，光致发光测量表明，这是由于钙钛矿膜的降解开始于电池的边缘。我们的工作表明，额外的mp-TiO2层对于优化使用TiO2作为电子传输层的大面积PSCs的性能具有不可或缺的作用。
Titanium dioxide (TiO2) is a widely used electron transport material in organic-inorganic hybrid perovskite solar cells (PSCs). In order to reveal the influence of an additional mesoporous TiO2 (mp-TiO2) layer on fabricating large-area perovskite solar cells using TiO2 as the electron transport layer, we have conducted a comprehensive study on the solution-processed PSCs with or without an additional mp-TiO2 layer. Photoemission spectroscopy measurement indicates that, compared with the compact TiO2 (cp-TiO2) layers, the mp-TiO2 layers possess a slightly larger work function, which will improve the electron extraction efficiency at the perovskite-TiO2 interface. The PSCs with an additional mp-TiO2 layer exhibit better performances than those with only a cp-TiO2 layer. They suffer from a smaller efficiency loss when enlarging the device area from 0.16 to 1.44 cm2 and exhibit a better long-term stability. About 89% of the initial efficiency is retained after keeping in dry air for 1000 h for the device with an active area of 1.44 cm2. For both cases, increasing the active device area is beneficial to long term stability, photoluminescence measurement indicates that this is result from the degradation of perovskite films starts at the margin of the cells. Our work implies the indispensable role of the additional mp-TiO2 layer for optimizing the performances of large-area PSCs using TiO2 as the electron transport layer.
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