Doping Engineering of Carrier Transporting Layers for Ambient-air-stable Lead-free Rudorffite Solar Cells Prepared by Thermal-assisted Doctor Blade Coating
以載子傳輸層摻雜工程增益刮刀塗佈紅鎢石太陽能電池之光伏表現
Kai-Chi Hsiao, Yen-Fu Yu, Ching-Mei Ho, Meng-Huan Jao, Yu-Hsiang Chang, Shih-Hsuan Chen, Yin-Hsuan Chang, Wei-Fang Su, Kun-Mu Lee*, Ming-Chung Wu*
2023/05/16
高效鈣鈦礦太陽能電池主要由含鉛的光吸收層組成，儘管此類鈣鈦礦太陽能電池的光伏表現於近十年快速提升，但鉛的毒性以及其洩漏的可能性，對於環境以及生物體具有極高的潛在風險。針對以上問題，本研究以熱輔助刮刀塗佈方式製備出無鉛的紅鎢石銀鉍碘光吸收層，其具有無毒、低成本、高穩定性等特點，使紅鎢石結構銀鉍碘化合物可望成為新一代的光伏材料。然而無鉛鈣鈦礦衍生光伏材料的光伏相較於含鉛鈣鈦礦表現較為落後，歸咎其原因為:無鉛材料之載子擴散長度不足及與載子傳輸層間能階不匹配所致，因此本研究以摻雜工程提升載子傳輸層之導電性及與銀鉍碘吸光層間的能階匹配程度，以此確保光生載子可以有效地被分離並傳遞至電極，並以同步輻射光源檢視刮刀塗佈的銀鉍碘化合物於不同操作條件下對於結晶特性的影響，以此獲得塗佈的最佳條件，實現工作面積1.00平方公分之無鉛鈣鈦礦(銀鉍碘吸光層)光伏元件，有別於含鉛鈣鈦礦材料，銀鉍碘化合物對於環境具有高耐受性，因此其未封裝之光伏元件於大氣中可維持80%以上的初始效率，達3,000小時。
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