经典回顾《Science》： CuSCN基钙钛矿太阳能电池效率超20％！

钙钛矿型太阳能电池（PSC）的效率超过20%，只有使用昂贵的有机空穴传输材料才能实现。 瑞士洛桑联邦理工学院M. Ibrahim Dar和Michael Grätzel（共同通讯） 等人 证明了PSC使用硫氰酸铜（CuSCN）作为空穴注入层，可实现超过20%的效率。一种快速的溶剂去除方法能够产生紧凑的、高度保形的CuSCN层，从而促进快速的载体提取和收集。PSC在长期加热下表现出较高的热稳定性，尽管其操作稳定性较差。这种不稳定性源于CuSCN/Au接触的电位诱导降解。在CuSCN和金之间添加导电还原石墨烯氧化物间隔层，使PSC在60°C的全太阳强度下，在最大功率点老化1000小时后，在连续全太阳照明和热应力下，保持其初始效率的95%以上，基于CuSCN的设备超过了基于spiro-OMeTAD的PSC的稳定性。相关论文以题目为“Perovskite solar cells with CuSCN hole extraction layers yield stabilized efficiencies greater than 20%”于2017年9月发表在Science期刊上。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aam5655

有机-无机钙钛矿型太阳能电池（PSC）中吸收剂层的形成和组成的调整已导致经认证的功率转换效率（PCE）超过20%。这些PCE是在保留电子选择性TiO2层的同时，通过使用PTAA作为空穴传输材料（HTM）获得的。然而，这些HTM的成本对于大规模应用来说非常高，原型有机HTM或其成分显然是使用它们的PSC长期运行和热不稳定性的一个因素。解决这些成本和不稳定性问题的一种策略是使用不必要的无机空穴提取层，类似于使用TiO2作为电子传输材料。然而，当在实际操作条件下（即，在最大功率点和60°C下）进行光浸泡时，使用无机HTM（如NiO、CuI、Cs2SnI6和CuSCN）的PSC获得>20%的稳定PCE仍然是一个挑战。

使用无机HTM实现PSC效率>20%仍然是促进大规模部署PSC的关键目标。在各种无机HTM中，CuSCN是一种极为廉价、丰富的p型半导体，具有高空穴迁移率、良好的热稳定性和良好的对准功函数。它被完全掺杂并在整个可见光和近红外光谱区域传输光，因此，它对于串联电池应用也很有吸引力，其中PSC放置在具有较低带隙的半导体顶部。然而，CuSCN报告的稳定PCE值远远落后于基于标准spiro-OMeTAD的设备。CuSCN沉积方法包括刮刀、电沉积、旋涂和喷涂。其中，基于bottom-up方法的解决方案更容易实现；然而，与之相关的一个关键问题是，CuSCN表现出高溶解度的大多数溶剂会降解perov-skite层。由于缺乏容易溶解CuSCN但不能溶解perov-skites的溶剂，因此使用了倒置的设备结构。（文：爱新觉罗星）

图1。玻璃或钙钛矿表面包覆CuSCN薄膜的结构表征。

图2。形态表征。

图3。spiro-OMeTAD和CuSCN空穴传输层器件的光伏特性。

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