解决方案:经过处理的具有高功函数(n型)的V2O5–x材料,用于制备倒置钙钛矿太阳能电池,可显著提升光伏性能和反向偏压稳定性

《ACS Applied Energy Materials》:Solution-Processed High Work Function n-type V2O5–x for Inverted Perovskite Solar Cells with Enhanced Photovoltaic Performance and Reverse Bias Stability

【字体: 时间:2025年10月21日 来源:ACS Applied Energy Materials 5.5

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  以水溶性的n型钒氧化物(V?O???)作为电子传输层,通过自组装单分子层优化界面,制备了反向击穿电压达-31.77V的高效稳定钙钛矿太阳能电池(23.5%),揭示了高功函数n型半导体在界面工程中的关键作用。

  
摘要图片

最近,由于具有多价态、制备方法简单且所需温度低等优点,五氧化二钒(V2O5-x)已成为钙钛矿太阳能电池(PSCs)中潜在的阳极缓冲层材料。几乎所有研究都表明,制备出的V2O5-x属于p型半导体,因此可作为空穴传输层。在本研究中,我们发现了一种水溶性的V2O5-x,它具有n型导电性,同样可以有效地作为PSCs中的空穴收集层(HCL)。通过全面的表征和密度泛函理论(DFT)计算,我们证实V2O5-x是一种具有较高功函数(WF)的n型半导体。当与自组装单层结构结合使用时,该材料能够通过提高ITO电极的功函数来优化前界面的能带弯曲,并减少界面缺陷密度,从而促进载流子的收集并抑制非辐射复合过程,最终实现了高达23.5%的最高功率转换效率,这突显了战略性界面工程的重要性,而不仅仅是依赖传统的p型导电机制。此外,该器件还表现出优异的反向偏压稳定性。高功函数的n型V2O5-x空穴收集层使器件的反向击穿电压达到了|?31.77| V,远高于传统的基于NiOx的器件(约|?6| V)。这项研究展示了基于水溶性V2O5-x的PSCs的优异性能,包括其工作机制和高的反向偏压稳定性,为实现高效且稳定的钙钛矿太阳能电池提供了一条可行的途径。

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