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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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