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水分解技术可减少钙钛矿太阳能电池中的水分

来源： 2021-01-14 16:11:47

将钙钛矿太阳能电池(PSC)投入商业生产对于科学界和光伏产业而言的主要挑战之一是需要提高水分稳定性。保护钙钛矿层不受潮是防止在层本身上形成过多水的关键，因为它会破坏泡孔结构的结晶度，从而影响整体性能。

由意大利帕多瓦大学领导的一个国际小组提出了解决此问题的方案。它将水分解(WS)疏水层集成到标准钙钛矿电池的钙钛矿吸收剂中。辅助层据称可以将进入的水转化为氧气和氢气。

他们用铜(I)，硫氰酸(CuSCN) -空气稳定的，具有高光学透明性和p型导电性的白色固体的配位聚合物-构建太阳能电池的WS-活性空穴传输材料(HTM)。尤其是，科学家使用了不含配体的CuSCN纳米片(CuSCN-NP)，它们基本上是由连续流水热合成(CFHS)制成的血小板状片的短堆。后者是用于生产纳米材料的新兴工艺技术，由于其在合成大量纳米材料中的简单性和多功能性，最近已被广泛采用。

CuSCN化合物分散在聚合物空穴传输剂上，例如聚(3-己基噻吩)(P3HT)，科学家将其描述为成熟的，廉价的有机p型聚合物。

他们解释说：“通过将CuSCN-NP分散在P3HT中，可以生产出纳米复合材料HTM，可以定义为CuSCN @ P3HT。”它还可以充当WS活性组合物，以防止水分介导的细胞效率降低。通过将无粉固体形式的无配体CuSCN-NP掺入P3HT溶液中来制备CuSCN @ P3HT复合材料。

将HTM集成到基于氧化铟锡(ITO)，氧化锡(IV)(SnO2)，钙钛矿，金和HTM本身的标准钙钛矿电池中。据称，HTM中P3HT和CuSCN-NP之间的直接接触有助于溶液中溶解的吸附氧与P3HT膜之间的电荷转移。根据意大利研究小组的说法，特别是由于嵌入在P3HT中的CuSCN纳米片能够提高PV设备的入射光子至电子转换效率(IPCE)，该纳米片能够通过制造空穴传输层的能级降低。

科学家说：“这种良性的理化过程确保了钙钛矿型太阳能电池在水饱和的大气中储存一个月可以保持超过9%的良好功率转换效率。”“当水在顶层扩散时，一些光激发的空穴立即将其转化为分子氧，由于CuSCN-NP中心与P3HT之间的距离非常短，p掺杂了半导体聚合物。这样，水分子可以原位降解，而钙钛矿层的完整性以及因此的PSC操作可以避免不希望的化学降解。

他们在“通讯材料”上最近发表的“归因于水分解层的钙钛矿型太阳能电池的耐潮性”中介绍了WS技术。