发布时间：2020-04-17 16:25:28
[应用速递]Oriel Sol3A 级太阳光模拟器参数应用于钙钛矿***点太阳能电池研究
背景：钙钛矿***点半导体具有优异的光电应用特性，这类结构中的阳离子组成和表面配体可调性很大，使其能够与用溶剂中的前驱体制备形成***的薄膜钙钛矿器件结构。实验发现，光电器件中的异质结构会影响整个器件的电子能级和空穴能级。通过钙钛矿***点的逐层沉积，可很好的创建一个内部异质结，从而促进内部的电荷分离，从而改进光载流子捕获，大大提高了钙钛矿***点太阳能电池的光伏性能。
本实验中采用Newport Oriel Sol3A 太阳光模拟器和***效率测试系统共同测试制备出的钙钛矿***点太阳能电池的光电效率。 其中，Oriel Sol3A 太阳光模拟器采用单灯设计，满足全部 3A 级性能标准，而不影响其 1 个太阳光强输出功率。AAA 级的***个字母代表光谱匹配度，***个字母代表空间均匀性，第三个字母代表时间稳定性。Sol3A 太阳光模拟器符合以下三个标准的 AAA 级认证：IEC 60904-9 2 (2007)、JIS C 8912 和 ASTM E 927-05。
实验产品：
选用型号94043A和Oriel IQE-200B等产品，来测试制备的钙钛矿***点太阳能电池的光电流-电压和光电转化效率等，下表中涂绿色部分是用到的太阳光模拟器产品。
Oriel Sol3A AA 级太阳光模拟器参数 | ||||
型号 | 94023A | 94043A | 94063A | 94083A |
灯类型 | 氙灯 | |||
灯功率(W) | 450 | 450 | 1000 | 1600 |
光束尺寸(in.) | 2×2 | 4×4 | 6×6 | 8×8 |
工作距离(in.) | 12.0±0.5 | 6.0±0.5 | 7.0±0.5 | 15.0±0.5 |
光束发散角(半角) | <±4 ° | <±4 ° | <±3 ° | <±2 ° |
典型输出功率(mW/cm2) | 100(1SUN )±20% Adjustable | 100(1SUN)±20% Adjustable | 100(1SUN)±20% Adjustable | 100(1SUN)±20% Adjustable |
光束均匀性 | ≤2% | ≤2% | ≤2% | ≤2% |
光谱匹配等级 | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) |
时间不稳定性 | ≤0.5%STI≤≤2.0% LTI | ≤0.5%STI≤2.0% LTI | ≤0.5%STI≤2.0% LTI | ≤0.5%STI≤2.0% LTI |
时间不稳定性等级 | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) |
均匀性等级 | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) | A(IEC60904-9 2007) A(JIS8904-9 2017) A(ASTM E927 - 10) |
线性调整率 | 0.01% | 0.01% | 0.01% | 0.01% |
部分实验结果：
Fig.1 太阳能电池的光伏性能。a图结构器件的横断面STEM-HAADF图像。b和c图是从开路到短路J-V曲线。d和e图是通过反扫描测量不同组成的器件在0.95 V处J-V曲线。
通过制作了一系列太阳能电池，比较观察到在设备的反向和正向扫描过程中存在不可忽略的滞后，经计算在0.950 V时从稳定功率输出获得的转换效率PCE为15.52%。
结果：通过控制沉积过程，可以在钙钛矿层中任意位置定位空间异质结构。其转换效率PCE为15.52%。此外，通过这个方法应该可以有更大的设计空间，这将影响很多钙钛矿***点太阳能电池的开发和应用，如led、晶体管(自旋电子或***信息处理等)。
[1]Zhao, Q., Hazarika, A., Chen, X. et al. High efficiency perovskite quantum dot solar cells with charge separating heterostructure. Nat Commun, 2842 (2019).
[2]Yi Wei, Xuefei Li.Jun Lin, et al. The Journal of Physical Chemistry Letters (2020).
[3]Huanping Zhou. et al. Impacts of alkaline on the defects property and crystallization kinetics in perovskite solar cells. Nat Commun 10, 1112 (2019).
