使用氧化石墨烯片作为核化中心提升无空穴传输层钙钛矿太阳能电池性能

"通过在倒置的无空穴传输层平面异质结钙钛矿太阳能电池的铟锡氧化物(ITO)和CH3NH3PbI3之间引入石墨烯氧化物(GOS)薄片，提高了电池的性能。低浓度的GOS随机覆盖在ITO基底上，由于其高电阻，不能被视为界面层，但可以作为CH3NH3PbI3薄膜晶体生长过程中的成核中心，从而显著改善了薄膜的形态和结晶性。优化后的器件功率转换效率达到6.62%，比参照器件高出约40%，这归因于载流子传输性质的提高和电荷重组速率的降低。" 本文是一篇研究论文，关注的是提升无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的性能。传统的钙钛矿太阳能电池通常包含多层结构，其中包括空穴传输层，用于促进电荷的分离和传输。然而，这种复杂结构可能导致制备成本增加和器件稳定性下降。因此，研究者探索了去除空穴传输层并使用其他材料替代的方法。 在这种背景下，研究人员采用了石墨烯氧化物(GOS)作为成核中心，来改进钙钛矿(CH3NH3PbI3)薄膜的生长。GOS是以极低的浓度随机分布在ITO基底上的，由于它们的高电阻，无法作为有效导电层，但却能够促进钙钛矿薄膜的结晶。GOS的存在改善了薄膜的形态和结晶度，这两点对于提升钙钛矿太阳能电池的性能至关重要。 实验结果显示，通过这种方法制备的器件性能显著提升，功率转换效率从参照器件的4.73%提升到了6.62%，增长了约40%。这一提升主要得益于两个方面：一是载流子（电子和空穴）在钙钛矿薄膜中的传输能力增强，二是由于结晶性的改善，减少了非辐射电荷重组，即电荷损失减少，从而提高了器件的电荷提取效率。 这项研究为钙钛矿太阳能电池的设计提供了新的思路，即通过引入特定的成核剂（如GOS）来优化薄膜生长，同时简化电池结构，降低材料成本，提升性能。这一发现对于推动钙钛矿太阳能电池技术的发展具有重要意义，并可能为未来的商业化应用打开新的道路。