俄意联合开发二维过渡金属碳化物：掺杂技术可使效率达到19.2％

2021-02-01 14:24

微锂电

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导读：俄罗斯意大利研究小组开发了一种二维过渡金属碳化物，即MXenes，用于收集过氧化物电池中的光电流。该电池采用倒置配置，基于镍（II）氧化物空穴传输层。科学家们声称这种掺杂技术使他们能够将电池的效率提高到2％以上。

俄意联合开发二维碳化钛太阳能电池掺杂技术可使效率达到19.2％

俄罗斯国立科技大学（MISiS）和意大利Tor Vergata大学的科学家们通过使用具有高导电性的二维碳化钛，将一种倒置的过氧化物太阳能电池的效率提高了约2％。

该单元应包括基于二维（2D）钙钛矿的单元的优势，该单元通常比“常规”三位（3D）结构提供更多的疏水性和热稳定性。但是，它还应包括3D钙钛矿电池的优点，它可以提供强光吸收，良好的电荷载流子传输和更高的功率转换效率。

研究人员使用了MXenes，这是一个新的二维过渡金属碳化物家族。这些化合物的名称来自于它们类似石墨烯的形态，是通过选择性地蚀刻被称为MAX的块状晶体的某些原子层而制成的。

研究人员说：“将少量的碳化钛基MXenes添加到吸光的过氧化物层中，可以改善电子传输过程，优化太阳能电池的性能。”

科学家们将该技术应用于一种基于镍（II）氧化物（NiO）空穴传输层的倒置配置（p－i－n）的过氧化物电池。该参考电池最初的功率转换效率约为17％。

俄意联合开发二维碳化钛太阳能电池掺杂技术可使效率达到19.2％

添加MXenes作为掺杂剂，使科学家们能够调整过氧化物层和电荷传输层之间界面的能级排列。同时，这有助于钝化电池结构内的陷阱状态，从而改善电极上的电荷提取和收集。

研究员Anastasia Yakusheva说：“我们证明了MXenes掺杂在基于氧化镍的太阳能电池结构中对光活性层（过氧化物）和电子传输层（富勒烯）的有用作用。一方面，MXenes的加入有助于使过氧化物／富勒烯界面的能级对齐，另一方面，它有助于控制薄膜器件中的缺陷浓度，并改善光电流的收集。”

俄罗斯意大利小组表示，掺杂了该化合物的电池效率提高了19．2％。他们在“Transition metal carbides （MXenes） for efficient NiO－based inverted perovskite solar cells”中描述了该掺杂技术，该论文最近发表在《Nano Energy》上。

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