基于大蒜提取物辅助溶胶-凝胶法合成生物源V6O13电子传输层优化钙钛矿太阳能电池性能

本文创新性地采用大蒜提取物辅助溶胶-凝胶法绿色合成V6O13电子传输层（ETL），应用于钙钛矿太阳能电池（PSCs）中。研究证实该生物模板法合成的V6O13具有单斜晶系结构（晶粒尺寸35.3 nm）和2.22 eV理想带隙，器件结构FTO\TiO2\V6O13\钙钛矿\HTL\Au实现20.21%的功率转换效率（PCE），显著优于传统TiO2基器件。电化学阻抗谱显示重组电阻提升至1864 Ω，证实其优异的电荷传输性能，为可持续光伏材料开发提供新思路。

　　

Highlight

本研究首次将大蒜提取物介导的绿色溶胶-凝胶法合成V₆O₁₃应用于钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电子传输层（ETL）。这种创新方法将可持续合成与高性能器件制备相结合，其物理机制归因于绿色合成诱导的缺陷密度降低和结晶度提升——既能抑制复合损失，又通过V₆O₁₃与MAPbI₃的理想能带匹配实现高效电子注入。基于TiO₂/V₆O₁₃/钙钛矿结构的器件实现了20.21%的卓越功率转换效率（PCE），远超传统TiO₂器件。电化学阻抗谱显示重组电阻从参比器件的1577 Ω提升至1864 Ω，证实了电荷传输的显著改善。

Conclusions

结论表明，利用大蒜提取物通过绿色溶胶-凝胶法成功制备出具有明确结晶度的单斜相V₆O₁₃（XRD验证）。UV-Vis和光致发光研究揭示其2.22 eV的最适带隙及524 nm强发射峰，证实该材料具备PSCs电子传输层所需的光吸收与电荷载流子动力学特性。FTIR光谱验证了钒-氧特征键的存在，这些发现为下一代光伏应用中生物源材料的探索开辟了新途径。