PCBM修饰的ZnO纳米棒阵列提升钙钛矿太阳能电池性能

"ZnO/PCBM核壳纳米棒阵列钙钛矿太阳能电池性能研究" 本文探讨了一种创新的钙钛矿太阳能电池（PSC）设计，该设计基于ZnO/PCBM（富勒烯衍生物）核壳纳米棒阵列。这种结构的关键优势在于PCBM（聚[9,9-双(9-芴基)-2,7-二甲基-9,9-二辛基芴]）不仅作为修饰层改善了ZnO纳米棒阵列的表面特性，而且其独特的能级结构能够有效地调整整个器件的能量级匹配，从而降低电子和空穴在传输过程中的能量损耗。 ZnO纳米棒作为钙钛矿层的电子传输层，而PCBM则作为中间层，它的存在有助于提高电子和空穴的收集效率。实验结果显示，通过引入PCBM，器件的短路电流密度（Jsc）显著提升，从18.95mA/cm²增加到22.06mA/cm²，提升了约21.7%。同时，开路电压（Voc）从0.78V提高至0.96V，提升了约21.8%，这表明PCBM层有效地优化了电池的电压输出。因此，器件的整体能量转换效率（PCE）从7.4%显著提高到11.7%，显示出显著的性能改进。 除了提升性能，这种ZnO/PCBM核壳纳米棒阵列结构的钙钛矿太阳能电池还表现出良好的稳定性。在手套箱内放置50天后，器件的效率仍能保持在初始值的90%左右，这表明该设计在实际应用中具有一定的耐久性。 关键词涉及的核心概念包括PCBM材料的能级工程，ZnO纳米棒阵列作为电子传输层的应用，能级结构的调整对器件性能的影响，以及钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率。文章的中图分类号为O475，属于物理科学与技术领域的光学研究。 该研究为钙钛矿太阳能电池的设计提供了新的思路，通过优化能级结构和改善电荷传输，提高了电池的性能和稳定性，对于推动太阳能电池技术的发展具有重要意义。