通过漂移-扩散模拟量化共掺杂 TiO2 中的增强电子提取以实现稳定的 CsPbI3 太阳能电池
材料科学
2025-05-28 v2 应用物理
摘要
基于无机钙钛矿 CsPbI3 的太阳能电池是解决钙钛矿光伏领域运行稳定性挑战的有前途的候选者。然而，为了实现稳定运行，深入理解钙钛矿与电荷选择性层界面处发生的提取和复合过程至关重要。在本研究中，我们关注作为电子选择性接触的（掺杂）TiO2 的电子特性。我们通过 KPFM 证明，使用 Nb(V) 和 Sn(IV) 对 TiO2 进行共掺杂可使材料功函数降低 270 meV，与仅掺杂 Nb(V) 的 TiO2 相比赋予其更强的 n 型特征。与 CsPbI3 改变的电子能级对齐转化为增强的电子提取，这一点由 ssPL、trPL 和 trSPV 三者共同证明。重要的是，我们通过二维漂移-扩散模拟从 SPV 瞬态中提取了关键参数，如提取电子浓度和界面空穴复合速度。当将共掺杂 TiO2 应用于完整的 n-i-p 太阳能电池时，运行稳定性得到增强，预计 TS80 寿命可达 32000 小时。本研究提供了对界面电荷提取及其与钙钛矿太阳能电池运行稳定性相关性的基础理解，该理解可迁移至其他电荷选择性接触。
引用
@article{arxiv.2403.11982,
title = {Enhanced Electron Extraction in Co-Doped TiO2 Quantified by Drift-Diffusion Simulation for Stable CsPbI3 Solar Cells},
author = {Thomas W. Gries and Davide Regaldo and Hans Koebler and Titan Noor Hartono Putri and Gennaro V. Sannino and Emilio Gutierrez Partida and Roberto Felix and Elif Huesam and Ahmed Saleh and Regan G. Wilks and Zafar Iqbal and Zahra Loghman Nia and Florian Ruske and Martin Stolterfoht and Dieter Neher and Marcus Baer and Stefan A. Weber and Paola Delli Veneri and Philip Schulz and Jean-Baptiste Puel and Jean-Paul Kleider and Qiong Wang and Eva Unger and Artem Musiienko and Antonio Abate},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.11982},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 2 figures