RU2786055C2 - Фотовольтаическое устройство с электрон-селективным слоем на основе оксида вольфрама и способ изготовления этого устройства - Google Patents
Фотовольтаическое устройство с электрон-селективным слоем на основе оксида вольфрама и способ изготовления этого устройства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786055C2 RU2786055C2 RU2021104117A RU2021104117A RU2786055C2 RU 2786055 C2 RU2786055 C2 RU 2786055C2 RU 2021104117 A RU2021104117 A RU 2021104117A RU 2021104117 A RU2021104117 A RU 2021104117A RU 2786055 C2 RU2786055 C2 RU 2786055C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electron
- layer
- range
- photovoltaic device
- selective layer
- Prior art date
Links
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 14
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229920001167 Poly(triaryl amine) Polymers 0.000 claims description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 34
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- -1 PbSe Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 11
- PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N methanoic acid amidine Chemical compound NC=N PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 10
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 8
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O methylammonium Chemical compound [NH3+]C BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 7
- DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=NC2=C1C=CC1=C(C=3C=CC=CC=3)C=CN=C21 DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N Cesium Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N Buckminsterfullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910003301 NiO Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052949 galena Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- KJOLVZJFMDVPGB-UHFFFAOYSA-N perylenediimide Chemical class C=12C3=CC=C(C(NC4=O)=O)C2=C4C=CC=1C1=CC=C2C(=O)NC(=O)C4=CC=C3C1=C42 KJOLVZJFMDVPGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052950 sphalerite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HPJFXFRNEJHDFR-UHFFFAOYSA-N 22291-04-9 Chemical compound C1=CC(C(N(CCN(C)C)C2=O)=O)=C3C2=CC=C2C(=O)N(CCN(C)C)C(=O)C1=C32 HPJFXFRNEJHDFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 claims description 3
- AQCDIIAORKRFCD-UHFFFAOYSA-N Cadmium selenide Chemical compound [Cd]=[Se] AQCDIIAORKRFCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910020203 CeO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(II) oxide Inorganic materials [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 138
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 68
- 239000010408 film Substances 0.000 description 35
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000010192 crystallographic characterization Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000011068 load Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C=12C=CC3=C(C=4C=CC=CC=4)C=C(C)N=C3C2=NC(C)=CC=1C1=CC=CC=C1 STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N Chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N Indium(III) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015621 MoO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 2
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Inorganic materials [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000010415 colloidal nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 239000008204 materials by function Substances 0.000 description 2
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 2
- LLWRXQXPJMPHLR-UHFFFAOYSA-N methylazanium;iodide Chemical compound [I-].[NH3+]C LLWRXQXPJMPHLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 125000002577 pseudohalo group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- KWVPRPSXBZNOHS-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-Trimethylaniline Chemical compound CC1=CC(C)=C(N)C(C)=C1 KWVPRPSXBZNOHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQQRAHKHDFPBMC-UHFFFAOYSA-L Lead(II) iodide Chemical compound I[Pb]I RQQRAHKHDFPBMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- FIGVSQKKPIKBST-UHFFFAOYSA-N Phenyl-C61-butyric acid methyl ester Chemical compound C12=C3C4=C5C2=C2C6=C7C1=C1C8=C3C=3C9=C4C4=C%10C5=C5C2=C2C6=C6C%11=C7C1=C1C7=C8C=3C3=C8C9=C4C4=C9C%10=C5C5=C2C2=C6C6=C%11C1=C1C7=C3C=3C8=C4C4=7C9=C5C2=C2C6=C1C=3C2=7C4(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 FIGVSQKKPIKBST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N Tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000001154 acute Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910001179 chromel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-O ethylaminium Chemical compound CC[NH3+] QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-O guanidinium Chemical compound NC(N)=[NH2+] ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 150000002390 heteroarenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004694 iodide salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N iso-propanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000004776 molecular orbital Methods 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N n-methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000406 phosphotungstic acid polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920003227 poly(N-vinyl carbazole) Polymers 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229920001088 polycarbazole Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003748 selenium group Chemical group *[Se]* 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области солнечной энергетики, а именно к фотоэлектрическим преобразователям на основе полупроводниковых материалов перовскитного типа. Фотовольтаическое устройство содержит следующие слои: 0 - подложка и/или барьерный слой, защищающий остальные слои от механических воздействий, влияния влаги и кислорода воздуха; 1 - полупрозрачный дырочно-собирающий электрод; 2 - дырочно-селективный слой; 3 - фотоактивный перовскитный слой; 4 - электрон-селективный слой; 5 - электрон-собирающий электрод; 6 - подложка и/или барьерный слой, защищающий остальные слои от механических воздействий, влияния влаги и кислорода воздуха. В составе электрон-селективного слоя в качестве единственного или одного из нескольких компонентов используется оксид вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0. Изобретение позволяет обеспечить долговременную эксплуатационную стабильность перовскитных солнечных батарей p-i-n конфигурации, а также высокий КПД фотовольтаических устройств >18,4%. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 7 пр.
Description
Изобретение относится к области солнечной энергетики, а именно к фотоэлектрическим преобразователям на основе полупроводниковых материалов перовскитного типа. В общем случае, изобретение относится к фотовольтаическим устройствам - солнечным батареям и фотодетекторам.
Солнечная энергетика приобретает все большее значение в связи с необходимостью перехода к экологичным и возобновляемым источникам энергии. Широкое распространение получили солнечные батареи на основе кристаллического кремния в качестве фотоактивного материала. Кремниевые солнечные батареи обладают рядом преимуществ: высоким КПД (26.7%) и длительным сроком службы (от 25 лет), однако их производство чрезвычайно энергозатратно. Поэтому стоимость каждого киловатт-часа генерируемой электроэнергии все еще выше или сравнима со стоимостью энергии, полученной из традиционных источников, например, путем сжигания угля или газа.
В этой связи, в мире ведется интенсивный поиск новых технологий, способных значительно снизить стоимость получаемой за счет преобразования солнечного света электроэнергии. Перспективной альтернативой кремниевым солнечных батареям являются фотоэлектрические преобразователи третьего поколения на основе комплексных галогенидов металлов с перовскитной или перовскитоподобной структурой, известные в литературе как перовскитные солнечные батареи (ПСБ). Лабораторные образцы ПСБ показали достаточно высокую эффективность преобразования энергии солнечного света (КПД около 25.5%), сравнимую с характеристиками лучших солнечных элементов на основе кристаллического кремния (26.7%) (https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html).
Перовскитные солнечные батареи отличаются простотой изготовления и низкой стоимостью используемых материалов. Чаще всего в качестве материала фотоактивного слоя перовскитных солнечных батарей используются комплексные галогениды свинца с перовскитной структурой. Исследователи называют галогениды свинца с перовскитной структурой "идеальными полупроводниками" ввиду их чрезвычайно низкой чувствительности к дефектам и примесям, высокой подвижности носителей зарядов, хорошим оптическим свойствам и легкости получения.
Преимуществами перовскитных солнечных батарей так же являются:
- механическая гибкость и легкость (при использовании пластиковых подложек), что обеспечивает возможность их интеграции в конструкции произвольной формы;
- благодаря высокому коэффициенту поглощения света при малой толщине пленок, перовскитные солнечные батареи обеспечивают рекордную удельную энергопроизводительность (>20 Вт r-1), что открывает широкие возможности для их использования в космосе;
- КПД перовскитных солнечных батарей не падает даже при низких интенсивностях света, что делает эффективным их использование в условиях затенения или искусственного освещения, что крайне важно для энергоснабжения автономных элементов Интернета вещей (Internet of Things, IoT).
Основным недостатком перовскитных солнечных батарей является их низкий срок службы. Комплексные галогениды металлов (свинца, олова) с органическими катионами претерпевают быстрое разложение при длительном воздействии солнечного света, повышенных температур, электрического поля, кислорода и влаги, присутствующих в окружающей среде (J. Mater. Chem. А 2017, 5, 11483). Недавние исследования показывают, что эти проблемы отчасти можно решить за счет стабилизации материала активного слоя путем его физической (но не электрической) изоляции от других компонентов устройства и внешней среды компактными и химически инертными буферными зарядово-селективными слоями (ACS Energy Lett. 2018, 3, 1772). Электрон-селективный и дырочно-селективный буферные слои обеспечивают эффективную экстракцию и транспорт носителей зарядов к разным электродам устройства, снижая рекомбинационные потери.
Разработка электрон-селективных слоев определяется конфигурацией перовскитного солнечного элемента. Принято считать, что если нижний полупрозрачный электрод (обычно на основе проводящих оксидов металлов) собирает отрицательные носители заряда, т.е. электроны, а верхний электрод собирает положительные заряды (дырки), то такие солнечные элементы имеют n-i-p конфигурацию. Напротив, в солнечных элементах с p-i-n конфигурацией нижний электрод собирает дырки, а верхний электрод собирает электроны.
Перовскитные солнечные элементы n-i-p конфигурации исследованы наиболее широко. В них в качестве электрон-селективных слоев используются оксидные материалы TiO2, ZnO, SnO2, In2O3; сульфидные материалы ZnS, In2S3, SnS2, CdS; органические материалы - различные производные фуллеренов, перилендиимида и др., которые наносятся поверх нижнего полупрозрачного электрода [Advanced Functional Materials 2019, 29, 1900455; Advanced Functional Materials 2018, 28 (35), 1802757; Small 2020, 16 (15), 1902579; Nano Energy 2020, 68, 104289]. Использование оксидных материалов TiO2, ZnO, SnO2 обеспечило КПД преобразования света >25% в перовскитных солнечных батареях. К сожалению, эти оксиды являются агрессивными по отношению к перовскитному фотоактивному слою на основе комплексных галогенидов олова и свинца, т.е. вступают с ним в химические реакции под действием тепла или света [Н. J. Jung et al. Adv. Mater., 2018, 30, 1802769, W. Li et al., Energy Environ. Sci. 2016, 9, 490; Y. Cheng et al., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 19986]. Перспективным материалом для электрон-селективного слоя перовскитных солнечных элементов n-i-p конфигурации является оксид вольфрама (WO3), который тем не менее не обеспечивает стабильной работы устройств в течение длительного времени [Synthetic Metals, 2020, 269, 116547; Polymers, 2020, 12, 737; Sol. RRL, 2020, 4, 1900499; Adv. Mater. Interfaces, 2020, 7, 1901406; ACS Appl. Energy Mater., 2019, 2, 5456; Nano Energy, 2019, 63, 103825; Nano Energy, 2017, 31, 424; J. Phys. Chem. Lett., 2015, 6, 755; Adv. Energy Mater., 2015, 5, 1501056].
В перовскитных солнечных элементах p-i-n конфигурации в качестве нижнего дырочно-селективного слоя используют различные неорганические материалы, такие как оксиды металлов (NiOx, CuOx, MoO3, V2O5 и т.д.), галогениды или псевдогалогениды (CuI, CuSCN), а также халькогениды (CuInS2, Cu2ZnSnS4) [Solar RRL 2019, 3 (5), 1900001; Journal of Materials Chemistry С 2019, 7 (44), 13680; Advanced Sustainable Systems 2018, 2 (8-9), 1800032; Advanced Materials Interfaces 2018, 5 (22), 1800882; Applied Materials Today 2019, 14, 175]. Из органических материалов часто используют проводящие полимеры (PEDOT:PSS) и квазисопряженные полимеры, например, полиариламины (РТАА, РТА) [Chemical Society Reviews 2018, 47 (23), 8541; Materials Today Energy 2018, 7, 208-220.]. Кроме того, часто в качестве дырочно-транспортного слоя или его компонента используют оксид вольфрама WO3 [Sol. RRL 2020, 2000393; Phys. Chem. Chem. Phys., 2018, 20, 11396; Chem. Lett. 2015, 44, 1140]. Поэтому задачу формирования стабильного дырочного-селективного слоя в перовскитных солнечных элементах p-i-n конфигурации можно считать решенной.
Напротив, очень остро стоит проблема изготовления верхнего электрон-селективного слоя, который технологически наносится поверх перовскитных пленок, не вызывая их деградации и обеспечивая не только высокую эффективность устройств, но и их долговременную стабильность. Чаще всего в качестве материалов для электрон-селективного слоя в перовскитных солнечных элементах p-i-n конфигурации используются производные фуллерена, например метиловый эфир фенил-С61-бутановой кислоты (известен в литературе как [60]РСВМ). Производные фуллеренов растворимы в неполярных органических растворителях, что делает удобным их нанесение поверх перовскитных пленок. Кроме того, фуллерены и их производные имеют оптимальные оптоэлектронные характеристики, т.е. энергии низшей свободной молекулярной орбитали (LUMO), хорошо соответствующие положению зоны проводимости перовскитного полупроводника, и характеризуются относительно высокими подвижностями электронов [Advanced Electronic Materials 2018, 4 (10), 1700435; Journal of Materials Chemistry С 2018, 6 (11), 2635; Materials Chemistry Frontiers 2020. https://doi.org/10.1039/D0QM00295J]. Однако недавно было показано, что электрон-селективные слои на основе производных фуллеренов ускоряют разложение комплексных галогенидов свинца, главным образом за счет их способности образовывать комплексы с органическими йодидами (например, йодидом метиламмония), образующимися в качестве продуктов деградации фотоактивного слоя [Advanced Energy Materials 2017, 7 (19), 1700476]. Это является общей особенностью всех исследованных на сегодняшний день производных фуллеренов, поскольку они имеют полости в кристаллической решетке, в которых могут размещаться небольшие органические молекулы.
В качестве альтернативного подхода, производные фуллерена могут быть заменены нефуллереновыми органическими электрон-селективными слоями. В настоящее время круг таких органических материалов для перовскитных солнечных батарей очень ограничен и представлен в основном низкомолекулярными или полимерными производными ароматических диимидов и отдельными производными азаценов [Advanced Energy Materials 2018, 8 (16), 1702872; Advanced Energy Materials 2019, 9 (25), 1900860; Small 2019, 15 (27), 1900854]. Следует подчеркнуть, что нефуллереновые акцепторы, используемые в органических фотовольтаических элементах, обычно не подходят для формирования электрон-селективных слоев в перовскитных солнечных батареях, поскольку они имеют малую ширину запрещенной зоны и, следовательно, могут извлекать из перовскитного фотоактивного слоя оба типа носителей заряда, приводя к их массовой рекомбинации. Эта проблема особенно актуальна для материалов с шириной запрещенной зоны меньше, чем у перовскитных пленок на основе комплексных галогенидов свинца.
Следует подчеркнуть, что из всех описанных на сегодняшний день электрон-селективных материалов для перовскитных солнечных элементов p-i-n типа лишь соединение под названием C-HATNA несколько улучшает стабильность устройств под действием света, т.е. в реальных условиях эксплуатации [Angewandte Chemie International Edition 2016, 55 (31), 8999]. Однако достигнутые сроки службы значительно менее 1000 ч, что недостаточно для применения на практике. Кроме того, формирование слоя C-HATNA чрезвычайно сложно технологически, а сам результат является единичным и требует проверки.
В перовскитных солнечных элементах p-i-n конфигурации в качестве материалов для верхнего электрон-селективного слоя непосредственно поверх фотоактивного слоя крайне редко используются оксиды металлов с полупроводниковыми свойствами n-типа. Несмотря на то, что эти оксиды (TiO2, ZnO, SnO2, и др.) являются типичными материалами нижнего электрон-селективного слоя в солнечных элементах n-i-p конфигурации, их нанесение поверх перовскитных пленок технологически достаточно сложно и приводит к частичной деградации фотоактивного слоя. Поэтому эффективности таких солнечных элементов обычно невысоки, а эксплуатационная (фото)стабильность является крайне низкой или остается пока неизученной [Adv. Sci., 2018, 5, 1800159; Solar Energy, 2020, 208, 652]. В частности, на сегодняшний день в научно-технической литературе отсутствуют примеры использования оксида вольфрама в качестве верхнего электрон-селективного слоя в перовскитных солнечных элементах p-i-n типа. Чаще всего, оксидные пленки формируются поверх органических электрон-селективных материалов, которые наносятся в мягких условиях на перовскитные пленки [Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1602599]. Однако, таким устройствам присущи все те же недостатки, что и перовскитным солнечным элементам p-i-n конфигурации, в которых используются чисто органические электрон-селективные слои (см. выше).
Таким образом, чрезвычайно важной и пока нерешенной проблемой является разработка новых материалов для верхнего электрон-селективного слоя, который технологически наносится непосредственно на фотсактивный перовскитный слой и обеспечивает высокую эффективность и долговременную стабильность перовскитных солнечных батарей p-i-n конфигурации.
Наиболее близким прототипом защищаемой конфигурации солнечных элементов являются устройства, использующие электрон-селективный слой на основе оксида цинка, который был осажден поверх фотоактивного слоя на основе комплексного галогенида свинца CH3NH3PbI3 [A.S. Subbiah, S. Agarwal, N. Mahuli, P. Nair, M. van Hest and S.K. Sarkar, Adv. Mater. Interfaces, 2017, 4, 1601143]. Однако оксид цинка является чрезвычайно реакционноспособным по отношению к комплексным галогенидам свинца, потому в ходе эксплуатации устройств на границе слоев протекает химическая реакция, приводящая к быстрому падению фотовольтаических характеристик [ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 19986; Chem. Mater. 2015, 27, 4229].
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокой эффективности и долговременной эксплуатационной стабильности перовскитных солнечных батарей p-i-n конфигурации. Поставленная задача решается заявляемым фотовольтаическим устройством с электрон-селективным слоем на основе оксида вольфрама и способом изготовления этого устройства.
Фотовольтаическое устройство содержит следующие слои:
0 - подложка и/или барьерный слой, защищающий остальные слои от механических воздействий, влияния влаги и кислорода воздуха;
1 - полупрозрачный дырочно-собирающий электрод;
2 - дырочно-селективный слой;
3 - фотоактивный перовскитный слой;
4 - электрон-селективный слой;
5 - электрон-собирающий электрод;
6 - подложка и/или барьерный слой, защищающий остальные слои от механических воздействий, влияния влаги и кислорода воздуха, при этом в составе электрон-селективного слоя в качестве единственного или одного из нескольких компонентов используется оксид вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0.
Толщина электрон-селективного слоя (4) находится в пределах от 3 до 300 нм.
Электрон-селективный слой может быть представлен исключительно оксидом вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, может являться двухкомпонентным, при этом один из компонентов WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, второй - органический или неорганический полупроводник n-типа, и может являться трехкомпонентным, при этом один из компонентов WOx, где х в пределах от 2,5 до 3, два других - органические или неорганические полупроводники n-типа.
В составе электрон-селективного слоя дополнительно к WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, могут использоваться оксиды металлов из числа TiO2, SnO2, ZnO, In2O3, WO3, CeO2, Zn2SnO4, Nb2O5, Zn2Ti3O8, BaSnO3, BaTiO3, SrSnO3 или халькогениды металлов из числа CdS, CdSe, PbS, PbSe, PbTe, ZnS, ZnSe, Sb2S3, Bi2S3, In2S3, MnS, SnS, SnS2.
В составе электрон-селективного слоя дополнительно к WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, могут использоваться органические соединения из числа фуллеренов или их производных, производных перилендиимида, нафталиндиимида, аценов, оксидиазолов, батокупроин, батофенантролин.
В составе электрон-селективного слоя дополнительно к WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, могут использоваться соединения из числа фуллерен С60, фуллерен С70, батокупроин, батофенантролин.
В составе дырочно-селективного слоя может быть использован хотя бы один из следующих материалов: оксид ванадия VOk, где k в пределах от 2 до 2,5; оксид никеля NiOl, где l в пределах от 0,8 до 1,0; оксид меди CuOm, где m в пределах от 0,5 до 1,0; оксид вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0.
В составе дырочно-селективного слоя может быть использован оксид вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, в сочетании с ароматическим амином - полимерным, таким как РТАА, или низкомолекулярным.
Фотоактивный перовскитный слой может быть представлен йодоплюмбатом метиламмония MAPbI3, йодоплюмбатом формамидиния FAPbI3, смешанным йодоплюмбатом цезия и формамидиния CsxFA1-xPbI3, где х находится в пределах от 0,01 до 0,99, или смешанным йодоплюмбатом цезия, метиламмония и формамидиния CsxMAyFA1-x-yPbI3, где х находится в пределах от 0,01 до 0,99, у находится в пределах 0,01 до 0,15, а сумма (х+у)<1.
Способ изготовления фотовольтаического устройства включает формирование всех функционально-активных слоев, при этом поверх фотоактивного перовскитного слоя (3) наносят электрон-селективный слой (4) на основе оксида вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, путем термического резистивного испарения WO3 в вакууме.
Способ изготовления фотовольтаического устройства включает формирование всех функционально-активных слоев, при этом поверх фотоактивного перовскитного слоя (3) наносят электрон-селективный слой (4) на основе оксида вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, путем радиочастотного магнетронного распыления мишени WO3.
Способ изготовления фотовольтаического устройства включает формирование всех функционально-активных слоев, при этом поверх фотоактивного перовскитного слоя (3) наносят электрон-селективный слой (4) на основе оксида вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, путем реакционного магнетронного распыления мишени металлического вольфрама W.
Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем. Использование оксида вольфрама WOx (x находится в пределах от 2.5 до 3.0) в составе верхнего электрон-селективного слоя в перовскитных солнечных элементах p-i-n конфигурации обеспечивает высокую эффективность и долговременную стабильность устройств. Кроме того, мы демонстрируем преимущества использования оксида вольфрама WOx (x в пределах от 2,5 до 3,0) в составе как нижнего дырочно-селективного слоя, на котором выращивается фотоактивная перовскитная пленка, так и в составе верхнего электрон-селективного покрытия, которое формируется поверх активного слоя солнечного элемента Защищаемую конструкцию фотовольтаического устройства можно схематически представить как:
Слои 0 или 6 обозначают:
Слои 0 и 6 являются технологическими и обозначают подложку, на которой формируются функциональные компоненты солнечной батареи, или барьерный слой, защищающий устройство от механических воздействий, а также от влияния кислорода и влаги воздуха. По крайней мере слой 0 должен быть прозрачен по отношению к излучению видимого (300-800 нм) спектрального диапазона (пропускание не хуже 80%). Прозрачный слой может быть жестким (стекло, кварц, оргстекло и др.) или гибким (пластиковые пленки на основе полиэтилентерефталата, полиэтилена, полипропилена, полиуретана, полиимида, тонкое стекло, и т.п.). Прозрачный слой может представлять собой гибкое многослойное покрытие, защищающее устройство от проникновения кислорода и влаги воздуха. Непрозрачный слой может быть изготовлен на основе металла, пластика, керамики и предназначен, в частности, для усиления механической прочности готового устройства и его защиты от агрессивных компонентов внешней окружающей среды. В структуру каждого из слоев 0 или 6 может входить клеевой состав (пленочный клей, фотоотверждаемая или термически отверждаемая эпоксидная смола и др.) или адгезив, обеспечивающий инкапсуляцию устройства с целью его защиты от кислорода и влаги воздуха. В отдельных конструкциях солнечных батарей может присутствовать лишь один из слоев 0 или 6. В отдельных конструкциях солнечных батарей могут отсутствовать оба слоя 0 и 6.
Слой 1 обозначает:
Слой 1 - дырочно-собирающий электрод, который должен быть хотя бы отчасти прозрачным (полупрозрачным) для излучения видимого спектрального диапазона. Как правило, пропускание света в видимом спектральном диапазоне для слоя (1) составляет не менее 80%. Полупрозрачный электрон-собирающий электрод может быть изготовлен с использованием электропроводящих оксидов: оксида индия, легированного оловом (ITO); легированного фтором оксида олова (FTO); оксида цинка, легированного алюминием (AZO) и других проводящих оксидов. В качестве полупрозрачных электродных материалов могут также быть использованы пленки электропроводящих полимеров, таких как PEDOT:PSS (полиэтилендиокситиофен: полистиролсульфонат), полианилин или полипиррол. Кроме того, полупрозрачные электроды могут формироваться на основе металлов, т.е. использоваться металлические микросетки, нанопроволоки и ультратонкие пленки золота, серебра, меди, никеля, алюминия или других металлов, в том числе в комбинации с антиотражающими покрытиями (например, система WOx/Ag/WOx). Полупрозрачный электрод также может быть изготовлен на основе углеродных материалов: графена, углеродных нанотрубок, нановолокон и др. В качестве полупрозрачного электродного слоя могут быть использованы как индивидуальные материалы из перечисленных выше, так и любые их комбинации.
Слой 2 обозначает:
Дырочно-селективный слой, который предназначен для экстракции и переноса к дырочно-собирающему электроду (1) дырок, генерируемых в активном слое, и блокированию электронов. В качестве материала дырочно-селективного слоя могут быть использованы практически любые органические полупроводники р-типа с энергией высшей занятой молекулярной орбитали, соответствующей положению валентной зоны материала фотоактивного слоя (3). Чаще всего используются полимерные материалы из группы полиариламинов, политиофенов, полианилинов, поликарбазолов, поливинилкарбазолов, полифениленов. Используются разнообразные низкомолекулярные полупроводники р-типа, такие как фталоцианины и порфирины, конденсированные ароматические и гетероароматические соединения, преимущественно содержащие гетероатомы серы, селена. В качестве материалов дырочно-селективного слоя используются часто неорганические полупроводники на основе оксидов металлов (CuO, NiO, Cu2O, Fe2O3, MoO3, WO3, V2O5, Nb2O5 и др.), галогенидов и псевдогалогенидов (CuSCN, CuSeCN, CuI и др.), халькогенидов металлов (PbS, PbSe, PbTe). Кроме того, в состав дырочно-селективного слоя могут вводиться дополнительные компоненты, снижающие число дефектов в пленках, например, полистирол, полиметилметакрилат, поливинилидендифторид и другие технологические полимеры и низкомолекулярные соединения, улучшающие качество пленок при формировании их из раствора.
Предпочтительным является использование двухкомпонентных дырочно-селективных слоев, содержащих органический компонент, нанесенный на границе со слоем (3), и неорганический компонент, нанесенный на границе со слоем (1). Наиболее предпочтительным является использование комбинации оксида металла (VOx-25, МОу-3, WOz-3) с ароматическим амином: низкомолекулярным или полимерным (например, поли[бис(4-фенил)(2,4,6-триметилфенил)амином РТАА). В общем случае, однако, число компонентов в составе дырочно-селективного слоя не ограничено. Все компоненты могут наноситься при формировании дырочно-селективного слоя в любой последовательности, в любом соотношении, представлять собой однородную или неоднородную смесь, либо многослойную структуру, выращиваться в виде компактных пленок или осаждаться в виде коллоидных наночастиц. Толщина дырочно-селективного слоя может составлять от 1 до 200 нм.
Слой 3 обозначает:
Фотоактивный перовскитный слой, обеспечивающий поглощение света и генерацию носителей зарядов. В перовскитной солнечной батарее роль активного материала выполняют комплексные галогениды свинца, олова или германия общей формулы АВХ3, где А - катион метиламмония CH3NH3 + (МА+), формамидиния [CH(NH2)2]+ (FA+), Cs+, Rb+, гуанидиния [C(NH2)3]+, этиламмония C2H5NH3 + или их смесь произвольного состава; В - двухвалентный катион Pb2+, Sn2+, Ge2+ или их смесь произвольного состава; X - анион Cl-, Br-, I- или их смесь произвольного состава. Предпочтительными составами фотоактивного перовскитного слоя в данном изобретении являются йодоплюмбат метилламония MAPbI3, йодоплюмбат формамидиния FAPbI3, смешанный йодоплюмбат цезия и формамидиния CsxFA1-xPbI3, где x находится в пределах от 0.01 до 0.99, или смешанный йодоплюмбат цезия, метиламмония и формамидиния CsxMAyFA1-x-yPbI3, где x находится в пределах от 0.01 до 0.99, у находится в пределах 0.01 до 0.15, а сумма (х+у)<1. Изменение индексов x и у может оказывать влияние на эффективность и стабильность устройств. Наиболее предпочтительным составом фотоактивного слоя является Cs0.12FA0.88PbI3. Толщина фотоактивного слоя может составлять от 100 до 1000 нм.
Слой 4 обозначает:
Электрон-селективный слой, предназначенный для блокирования дырок и переноса электронов из активного слоя солнечной батареи (3) на электродный слой (5). В данном изобретении раскрывается использование оксида вольфрама WOx, где χ находится в пределах от 2.5 до 3.0, в качестве единственного или одного из нескольких компонентов верхнего электрон-селективного слоя перовскитных солнечных элементов p-i-n конфигурации. Дополнительно к WOx в состав электрон-селективного слоя могут входить другие оксиды металлов (TiO2, SnO2, ZnO, In2O3, WO3, СеО2, Zn2SnO4, Nb2O5, Zn2Ti3O8, BaSnO3, BaTiO3, SrSnO3 и др.), халькогениды металлов (CdS, CdSe, PbS, PbSe, PbTe, ZnS, ZnSe, Sb2S3, Bi2S3, In2S3, MnS, SnS, SnS2), органические соединения из числа производных фуллеренов, производных перилендиимида, нафталиндиимида, аценов, оксидиазолов, и любых органических полупроводников n-типа. Электрон-селективный слой в простейшем случае состоит из одного компонента: WOx. Предпочтительным является использование двухкомпонентных электрон-селективных слоев на основе WOx и какого-либо второго компонента, нанесенного на границе со слоем (3) или со слоем (5). В качестве предпочтительного варианта второго компонента выступают органические соединения, обладающие полупроводниковыми свойствами η-типа. В общем случае, однако, число компонентов в составе электрон-селективного слоя не ограничено. Все компоненты могут наноситься при формировании электрон-селективного слоя в любой последовательности, в любом соотношении, представлять собой однородную или неоднородную смесь, либо многослойную структуру, выращиваться в виде компактных пленок или осаждаться в виде коллоидных наночастиц. Толщина электрон-селективного слоя может составлять от 1 до 300 нм.
Слой 5 обозначает:
Слой 5 - электрон-собирающий электрод, который может быть полупрозрачным или непрозрачным. Перечень материалов, из которых может быть изготовлен полупрозрачный слой 5, приведен в описании слоя 1. Для формирования непрозрачного электрон-собирающего электрода могут быть использованы пленки металлов (например, Ag, Си, Ni, Zn, Cr, Al, Mg, Sn и др.) или их сплавов (нихром, хромель и др.), а также другие материалы, обладающие свойствами металлов или полуметаллов (например, нитрид титана, графит, разные варианты сажи).
Помимо описанных слоев 0-6, конструкция солнечной батареи может содержать дополнительные защитные слои, препятствующие воздействию влаги и кислорода воздуха на остальные слои, входящие в структуру солнечной батареи.
Принципиальным отличием защищаемой конфигурации фотовольтаического устройства является использование в составе электрон-селективного слоя оксида вольфрама WOx (x в пределах от 2,5 до 3,0). Как проиллюстрировано примерами ниже, оксид вольфрама позволяет обеспечить рекордно высокую эксплуатационную стабильность перовскитных солнечных элементов, что чрезвычайно важно для их практического использования. Кроме того, использование оксида вольфрама в качестве компонента электрон-селективного слоя обеспечивает высокие эффективности преобразования света в устройствах, особенно при комбинировании WOx с органическими полупроводниковыми материалами n-типа, что позволяет достигать КПД до 18.4% в перовскитных солнечных элементах.
В данном изобретении также защищается способ изготовления фотовольтаического устройства с электрон-селективным слоем на основе оксида вольфрама, заключающийся в термическом резистивном испарении WO3 в вакууме или радиочастотным магнетронным распылении мишени WO3 или реакционным магнетронным распылением с использованием мишени W в присутствии кислорода.
Данное изобретение иллюстрируется, но никак не ограничивается следующими примерами:
Пример 1. Изготовление и характеристики солнечных элементов ITO/PTAA/MAPbI3/WO3/Al и ITO/PTAA/MAPbI3/PC61BM/Al, сопоставление их стабильности
Для изготовления солнечных элементов были использованы коммерчески доступные стекла (25x25 мм) с нанесенной пленкой проводящего оксида индия, легированного оловом (ITO), с сопротивлением 15 Ом/кв. и толщиной проводящего слоя 150 нм. Часть проводящего слоя была стравлена, чтобы предотвратить короткое замыкание верхнего и нижнего электродов солнечных элементов при регистрации вольтамперной характеристики (ΒΑΧ). Далее, стекла были очищены последовательно в дистиллированной воде, толуоле и ацетоне, а затем промыты в воде, ацетоне и изопропаноле с помощью ультразвука. Непосредственно перед нанесением электрон-селективных слоев подложки были дополнительно выдержаны в воздушной радиочастотной плазме (50 Вт/40 кГц) в течение 5 мин.
Для нанесения пленок поли[бис(4-фенил)(2,4,6-триметилфенил)амина (РТАА) готовили его раствор в толуоле с концентрацией 2.5 мг/мл и выливали его на подложку, вращающуюся с частотой 4000 оборотов в минуту. После формирования пленок их прогревали в инертной атмосфере перчаточного бокса при температуре 100°С в течение 10 мин.
Раствор прекурсора йодоплюмбата метиламмония с концентрацией 1,4 Μ готовили растворением стехиометрических количеств йодида метиламмония (CH3NH3I или ΜΑΙ) и иодида свинца (PbI2) в смеси безводных растворителей диметилформамида и N-метил-2-пирролидона в объемном соотношении 4:1 при перемешивании в течение 1 часа при температуре 85°С (наблюдалось полное растворение). Полученный раствор далее фильтровали через мембранный фильтр PTFE с диаметром пор 0,45 мкм. Аликвоту раствора объемом 100 мкл наносили поверх пленок РТАА при скорости вращения подложки 4000 об/мин, и на 10-й секунде на подложку выливали 160 мкл толуола. Пленки MAPbI3 прогревали при температуре 80°С в течение 10 минут в инертной атмосфере.
Электрон-селективный слой оксида вольфрама WOx (30 нм) осаждали методом резистивного испарения WO3 в вакууме 10-6 мм рт.ст. при скорости 0,2/1 Алюминиевые электроды толщиной 120 нм также напыляли в вакууме поверх WOx.
В референсных устройствах использовали электрон-селективный слой на основе производного фуллерена (метиловый эфир фенил-С61-бутановой кислоты, PC61BM), который наносили из раствора в хлорбензоле с концентрацией 30 мг/мл методом центрифугирования при скорости вращения подложки 1500 об/мин.
Измерение вольтамперных характеристик устройств проводили в стандартных условиях. В качестве источника света использовался солнечный симулятор K.Н. Steuernagel Lichttechnik GmbH со спектром, близким к AM1.5G (класс точности С, световой поток 100 мВт см-2). Для записи вольтамперных кривых использовали источник-измеритель Advantest 6240А.
Солнечные элементы ITO/PTAA/MAPbI3/WOx/Al показывают КПД 15.5% (напряжение холостого хода VOC=0,96 В, плотность тока JSC=21,6 мА/см2, фактор заполнения FF=75% (Фиг. 1 Вольтамперная характеристика солнечного элемента ITO/PTAA/MAPbI3/WOx/Ag).
Референсные солнечные элементы ITO/РТАА/MAPbI3/РС61ВМ/Al показывают КПД 18,1%, напряжение холостого хода VOC=1,10 В, плотность тока JSC=21,4 мА/см2, фактор заполнения FF=74% (Фиг. 2 Вольтамперная характеристика солнечного элемента ITO/PTAA/MAPbI3/PC61BM/Ag).
Стабильность изготовленных солнечных элементов исследовали при непрерывном облучении светом металл-галоидных ламп с мощностью светового потока 70 мВт/см2. Эксперименты проводили при сравнительно высокой температуре (60°С) для ускорения процессов старения устройств. В результате, референсные устройства ITO/РТАА/MAPbI3/РС61ВМ/Al полностью деградировали за 50 часов. Напротив, устройства ITO/РТАА/MAPbI3/РС61ВМ/Al сохраняют более 65% своей первоначальной эффективности (КПД) после 4600 часов непрерывного облучения (Фиг. 3 Сравнение эксплуатационной стабильности солнечных элементов ITO/PTAA/MAPbI3/WOx/Al и ITO/РТАА/MAPbI3/РС61ВМ/Al при облучении светом металл-галоидных ламп с мощностью светового потока 70 мВт/см2 и при температуре 60°С), что является лучшим результатом на сегодняшний день для перовскитных солнечных элементов p-i-n типа на основе MAPbI3.
Пример 2. Изготовление и характеристики солнечных элементов ITO/РТАА/MAPbI3/С60/WOx/Al и ITO/PTAA/MAPbI3/WOx/C60/Al с двухкомпонентным электрон-селективным слоем C60/WOx и WOx/C60
Процедура изготовления устройств полностью аналогична представленной в примере 1 до нанесения слоя MAPbI3 включительно.
Для изготовления солнечных элементов ITO/РТАА/MAPbI3/С60/WOx/Al поверх пленок MAPbI3 термически напыляли пленки фуллерена С60 толщиной 10 нм в вакууме 10-6 мм рт.ст. при скорости 0,5 при непрерывном вращении подложек для обеспечения равномерности покрытия. В качестве второго компонента электрон-селективного слоя напыляли оксид вольфрама WOx (30 нм) методом резистивного испарения WO3 в вакууме 10-6 мм рт.ст. при скорости 0,2/1 Алюминиевые электроды толщиной 120 нм также напыляли в вакууме поверх WOx через теневую маску. Измерение вольтамперных характеристик батарей проводили как указано в примере 1.
Для изготовления солнечных элементов ITO/PTAA/MAPbI3/WOx/C60/Al поверх пленок MAPbI3 вначале наносили оксид вольфрама WOx (30 нм) методом резистивного испарения WO3 в вакууме 10-6 мм рт.ст. при скорости 0,2/1 а затем термически напыляли пленки фуллерена С60 толщиной 10 нм при скорости 0,5 и непрерывном вращении подложек для обеспечения равномерности покрытия. Алюминиевые электроды толщиной 120 нм также напыляли в вакууме поверх WOx через теневую маску. Измерение вольтамперных характеристик батарей проводили как указано в примере 1.
Солнечные элементы ITO/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/Al показывают КПД 16.2%, напряжение холостого хода VOC=1,06 В, плотность тока JSC=20,7 мА/см2, фактор заполнения FF=73,4% (Фиг. 4а Вольтамперные характеристика солнечных элементов с двухкомпонентным электрон-селективным слоем: ITO/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/Al).
Солнечные элементы ITO/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/C60/Al показывают КПД 13.6%, напряжение холостого хода VOC=0,90 В, плотность тока JSC=20,5 мА/см2, фактор заполнения FF=73% (Фиг. 46. Вольтамперные характеристика солнечных элементов с двухкомпонентным электрон-селективным слоем: ITO/PTAA/MAPbI3/WOx/C60/Al).
Пример 3. Изготовление и характеристики солнечных элементов ITO/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/L/Al с трехкомпонентным электрон-селективным слоем C60/WOx/L, где L - батокупроин или батофенантролин
Процедура изготовления устройств полностью аналогична представленной в примере 2 до нанесения слоя WOx включительно. Далее, поверх пленок WOx термически напыляли в вакууме 10-6 мм рт.ст. при скорости 0, 2 тонкие пленки органического лиганда, обладающего выраженными электрон-транспортными свойствами: батокупроина (ВСР) или батофенатролина (BPhen). Этот дополнительный слой обеспечивает хорошую адгезию верхнего металлического электрода к электрон-селективному слою. Далее напыляли алюминиевые электроды толщиной 120 нм в вакууме 10-6 мм рт.ст. через теневую маску и характеризовали изготовленные солнечные элементы как указано в примере 1.
Солнечные элементы ITO/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/BCP/Al показали КПД 17,6%, напряжение холостого хода VOC=1,07 В, плотность тока JSC=22,9 мА/см2, фактор заполнения FF=72% (Фиг. 5 Вольтамперная характеристика солнечного элемента с трехкомпонентным электрон-селективным слоем ITO/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/BCP/Al)
Солнечные элементы ITO/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/BPhen/Al показали КПД 18.4%, напряжение холостого хода VOC=1,06 В, плотность тока JSC=22,8 мА/см2, фактор заполнения FF=76% (Фиг. 6 Вольтамперная характеристика солнечного элемента с трехкомпонентным электрон-селективным слоем ITO/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/BPhen/Al).
Пример 4. Изготовление и характеристики солнечных элементов ITO/WOx/РТАА/MAPbI3/С60/WΟx/Αl с двухкомпонентными дырочно-селективным и электрон-селективным слоями, содержащими WOx
Подложки с проводящем слоем ITO были подготовлены, как указано в примере 1. Далее поверх ITO наносили слой WOx (8 нм) методом резистивного испарения WO3 в вакууме 10-6 мм рт.ст. при скорости 0,2/1 Последующие слои PTAA/MAPbI3/C60/WOx/Al наносили как описано в примерах 1 и 2. Изготовленные солнечные элементы ITO/WOx/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/Al характеризовали, как указано в примере 1. Получены следующие характеристики: КПД 17,3%, напряжение холостого хода VOC=1,03 В, плотность тока JSC=21,6 мА/см2, фактор заполнения FF=78% (Фиг. 7 Вольтамперная характеристика солнечного элемента ITO/WOx/PTAA/MAPbI3/C60/WOx/Al).
Пример 5. Изготовление и характеристики солнечных элементов ITO/РТАА/перовскит/WOx/Al, где перовскит представлен составами FAPbI3, Cs0.12FA0.88PbI3 и Cs0.15MA0.1FA0.75PbI3
Процедура изготовления устройств полностью аналогична представленной в примере 1 до нанесения слоя РТАА включительно. Поверх РТАА наносили перовскитные пленки состава FAPbI3, Cs0.12FA0.88PbI3 или Cs0.15МА0.1FA0.75PbI3 из 1.4 Μ раствора прекурсоров. В качестве прекурсора FAPbI3 была использована эквимолярная смесь йодида формамидиния FAI и PbI2, в случае Cs0.12FA0.88PbI3 готовилась смесь CsI, FAI и PbI2 в необходимых стехиометрических соотношениях, а для Cs0.15MA0.1FA0.75PbI3 готовилась смесь CsI, MAI, FAI и PbI2 необходимых стехиометрических соотношениях. Во всех случаях в качестве растворителя использовалась смесь диметилформамида и диметилсульфоксида в соотношении 6:1 по объему. Перовскитные пленки наносились как указано в примере 1. После нанесения, пленки FAPbI3, Cs0.12FA0.88PbI3 и Cs0.15MA0.1FA0.75PbI3 прогревали при температуре 150°С в течение 5-20 мин. Нанесение последующих слоев WOx и Al, а также измерение характеристик устройств, проводили как указано в примере 1.
Солнечные элементы на основе FAPbI3 показали КПД 10,6%, напряжение холостого хода VOC=0,841 В, плотность тока JSC=19,4 мА/см2, фактор заполнения FF=65%.
Солнечные элементы на основе Cs0.12FA0.88PbI3 показали КПД 12,3%», напряжение холостого хода VOC=0,895 В, плотность тока JSC=19,3 мА/см2, фактор заполнения FF=71%
Солнечные элементы на основе Cs0.15MA0.1FA0.75PbI3 показали КПД 13,1%, напряжение холостого хода VOC=0,934 В, плотность тока JSC=17,7 мА/см2, фактор заполнения FF=69%.
Пример 6. Нанесение пленок WOx в составе электрон-селективного слоя методом радиочастотного магнетронного распыления мишени WO3
В вакууме при давлении 1×10-3 мм рт.ст. проводили радиочастотное магнетронное распыление мишени WO3 диаметром 2 дюйма при мощности генератора 90 Вт. В ходе реализации процесса в камеру подавали смесь аргона с кислородом в объемном соотношении 20:1. Поток газа контролировали автоматически с целью поддержания постоянного давления 1×10-3 мм рт.ст. Распыление вели в течение 5 минут и получили пленки WOx толщиной 60-65 нм. Энергодисперсионный анализ и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия позволили оценить состав полученных пленок как WO2.87±0.1.
Пример 7. Нанесение пленок WOx в составе электрон-селективного слоя методом реакционного магнетронного распыления мишени металлического вольфрама
В вакууме при давлении 1x10-3 мм рт.ст. проводили реакционное магнетронное распыление мишени металлического вольфрама диаметром 2 дюйма при мощности генератора 150 Вт. В ходе реализации процесса в камеру подавали смесь аргона с кислородом в объемном соотношении 5:1. Поток газа контролировался автоматически с целью поддержания постоянного давления 1×10-3 мм рт.ст. Образцы в подложкодержателе в отдельных случаях обрабатывали плазмой прямо в ходе осаждения материала с целью повышения эффективности окисления вольфрама. Распыление вели в течение 25 минут и получили пленки WOx толщиной 45-65 нм (в зависимости от условий). Энергодисперсионный анализ и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия позволили оценить состав полученных пленок WOx, который варьировал в пределах от х=2.5 до х=3.0.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечить долговременную эксплуатационную стабильность перовскитных солнечных батарей p-i-n конфигурации. Кроме того, оно позволяет достигать высоких КПД фотовольтаических устройств >18.4%.
Claims (24)
1. Фотовольтаическое устройство, содержащее следующие слои:
0 - подложка и/или барьерный слой, защищающий остальные слои от механических воздействий, влияния влаги и кислорода воздуха;
1 - полупрозрачный дырочно-собирающий электрод;
2 - дырочно-селективный слой;
3 - фотоактивный перовскитный слой;
4 - электрон-селективный слой;
5 - электрон-собирающий электрод;
6 - подложка и/или барьерный слой, защищающий остальные слои от механических воздействий, влияния влаги и кислорода воздуха,
отличающееся тем, что в составе электрон-селективного слоя в качестве единственного или одного из нескольких компонентов используется оксид вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0.
2. Фотовольтаическое устройство по п. 1, в котором толщина электрон-селективного слоя (4) находится в пределах от 3 до 300 нм.
3. Фотовольтаическое устройство п. 1 или 2, в котором электрон-селективный слой представлен исключительно оксидом вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0.
4. Фотовольтаическое устройство п. 1 или 2, в котором электрон-селективный слой является двухкомпонентным, при этом один из компонентов WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, второй - органический или неорганический полупроводник n-типа.
5. Фотовольтаическое устройство по п. 1 или 2, в котором электрон-селективный слой (4) является трехкомпонентным, при этом один из компонентов WOx, где х в пределах от 2,5 до 3, два других - органические или неорганические полупроводники n-типа.
6. Фотовольтаическое устройство по п. 4 или 5, в котором в составе электрон-селективного слоя дополнительно к WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, используются оксиды металлов из числа TiO2, SnO2, ZnO, In2O3, WO3, CeO2, Zn2SnO4, Nb2O5, Zn2Ti3O8, BaSnO3, BaTiO3, SrSnO3 или халькогениды металлов из числа CdS, CdSe, PbS, PbSe, PbTe, ZnS, ZnSe, Sb2S3, Bi2S3, In2S3, MnS, SnS, SnS2.
7. Фотовольтаическое устройство по п. 4 или 5, в котором в составе электрон-селективного слоя дополнительно к WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, используются органические соединения из числа фуллеренов или их производных, производных перилендиимида, нафталиндиимида, аценов, оксидиазолов, батокупроин, батофенантролин.
8. Фотовольтаическое устройство по п. 4 или 5, в котором в составе электрон-селективного слоя дополнительно к WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, используются соединения из числа фуллерен С60, фуллерен С70, батокупроин, батофенантролин.
9. Фотовольтаическое устройство по любому из пп. 1-8, в котором в составе дырочно-селективного слоя используется хотя бы один из следующих материалов: оксид ванадия VOk, где k в пределах от 2 до 2,5; оксид никеля NiOl, где l в пределах от 0,8 до 1,0; оксид меди CuOm, где m в пределах от 0,5 до 1,0; оксид вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0.
10. Фотовольтаическое устройство по любому из пп. 1-8, в котором в составе дырочно-селективного слоя используется оксид вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, в сочетании с ароматическим амином - полимерным, таким как РТАА, или низкомолекулярным.
11. Фотовольтаическое устройство по любому из пп. 1-10, в котором фотоактивный перовскитный слой представлен йодоплюмбатом метиламмония MAPbI3.
12. Фотовольтаическое устройство по любому из пп. 1-10, в котором фотоактивный перовскитный слой представлен йодоплюмбатом формамидиния FAPbI3.
13. Фотовольтаическое устройство по любому из пп. 1-10, в котором фотоактивный перовскитный слой представлен смешанным йодоплюмбатом цезия и формамидиния CsxFA1-xPbI3, где х находится в пределах от 0,01 до 0,99, или смешанным йодоплюмбатом цезия, метиламмония и формамидиния CsxMAyFA1-x-yPbI3, где х находится в пределах от 0,01 до 0,99, у находится в пределах 0,01 до 0,15, а сумма (х+у)<1.
14. Способ изготовления фотовольтаического устройства по любому из пп. 1-13, включающий формирование всех функционально-активных слоев, отличающийся тем, что поверх фотоактивного перовскитного слоя (3) наносят электрон-селективный слой (4) на основе оксида вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, путем термического резистивного испарения WO3 в вакууме.
15. Способ изготовления фотовольтаического устройства по любому из пп. 1-13, включающий формирование всех функционально-активных слоев, отличающийся тем, что поверх фотоактивного перовскитного слоя (3) наносят электрон-селективный слой (4) на основе оксида вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, путем радиочастотного магнетронного распыления мишени WO3.
16. Способ изготовления фотовольтаического устройства по любому из пп. 1-13, включающий формирование всех функционально-активных слоев, отличающийся тем, что поверх фотоактивного перовскитного слоя (3) наносят электрон-селективный слой (4) на основе оксида вольфрама WOx, где х в пределах от 2,5 до 3,0, путем реакционного магнетронного распыления мишени металлического вольфрама W.
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021104117A RU2021104117A (ru) | 2022-08-18 |
RU2786055C2 true RU2786055C2 (ru) | 2022-12-16 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528416C2 (ru) * | 2012-06-28 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН) | Органическое фотовольтаическое устройство, способ его изготовления и применение фторсодержащих модификаторов для улучшения характеристик органических солнечных батарей |
RU2595342C2 (ru) * | 2011-07-04 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Двухкомпонентный электрон-селективный буферный слой и фотовольтаические ячейки на его основе |
WO2016198889A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Oxford Photovoltaics Limited | Photovoltaic device |
WO2018007586A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Technische Universiteit Eindhoven | Perovskite contacting passivating barrier layer for solar cells |
CN107887475A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-04-06 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 氧化钨电子传输层的制备方法及其产品和应用 |
RU2694086C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-07-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Гибридный фотопреобразователь, модифицированный максенами |
US20190237672A1 (en) * | 2016-10-05 | 2019-08-01 | Merck Patent Gmbh | Organic semiconducting compounds |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595342C2 (ru) * | 2011-07-04 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Двухкомпонентный электрон-селективный буферный слой и фотовольтаические ячейки на его основе |
RU2528416C2 (ru) * | 2012-06-28 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН) | Органическое фотовольтаическое устройство, способ его изготовления и применение фторсодержащих модификаторов для улучшения характеристик органических солнечных батарей |
WO2016198889A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Oxford Photovoltaics Limited | Photovoltaic device |
WO2018007586A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Technische Universiteit Eindhoven | Perovskite contacting passivating barrier layer for solar cells |
US20190237672A1 (en) * | 2016-10-05 | 2019-08-01 | Merck Patent Gmbh | Organic semiconducting compounds |
CN107887475A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-04-06 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 氧化钨电子传输层的制备方法及其产品和应用 |
RU2694086C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-07-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Гибридный фотопреобразователь, модифицированный максенами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Development of antimony sulfide–selenide Sb2 (S, Se) 3-based solar cells | |
Lei et al. | Review of recent progress in antimony chalcogenide‐based solar cells: materials and devices | |
Han et al. | Solution-processed Sb2S3 planar thin film solar cells with a conversion efficiency of 6.9% at an open circuit voltage of 0.7 V achieved via surface passivation by a SbCl3 interface layer | |
Liu et al. | Efficient carbon-based CsPbBr 3 inorganic perovskite solar cells by using Cu-phthalocyanine as hole transport material | |
Wan et al. | Zinc as a new dopant for NiO x-based planar perovskite solar cells with stable efficiency near 20% | |
Marinova et al. | Organic and perovskite solar cells: Working principles, materials and interfaces | |
Rhee et al. | A perspective of mesoscopic solar cells based on metal chalcogenide quantum dots and organometal-halide perovskites | |
Dayal et al. | Photovoltaic devices with a low band gap polymer and CdSe nanostructures exceeding 3% efficiency | |
Dennler et al. | A self-rechargeable and flexible polymer solar battery | |
Ghimire et al. | Mitigating open-circuit voltage loss in Pb–Sn low-bandgap perovskite solar cells via additive engineering | |
Eze et al. | Efficient planar perovskite solar cells using solution-processed amorphous WOx/fullerene C60 as electron extraction layers | |
Yin et al. | Ternary oxides in the TiO2–ZnO system as efficient electron-transport layers for perovskite solar cells with efficiency over 15% | |
Liu et al. | High performance low-bandgap perovskite solar cells based on a high-quality mixed Sn–Pb perovskite film prepared by vacuum-assisted thermal annealing | |
Jahandar et al. | High-performance CH3NH3PbI3-inverted planar perovskite solar cells with fill factor over 83% via excess organic/inorganic halide | |
JP2018528326A (ja) | 鉛フリーペロブスカイト膜の形成 | |
Upama et al. | Role of fullerene electron transport layer on the morphology and optoelectronic properties of perovskite solar cells | |
Han et al. | Trilaminar ZnO/ZnS/Sb 2 S 3 nanotube arrays for efficient inorganic–organic hybrid solar cells | |
Matondo et al. | Inorganic copper-based hole transport materials for perovskite photovoltaics: challenges in normally structured cells, advances in photovoltaic performance and device stability | |
Huang et al. | Minimizing the energy loss of perovskite solar cells with Cu+ doped NiOx processed at room temperature | |
Xu et al. | High-efficiency planar hybrid perovskite solar cells using indium sulfide as electron transport layer | |
Rao et al. | Emerging Photovoltaics: Organic, Copper Zinc Tin Sulphide, and Perovskite‐Based Solar Cells | |
Li et al. | Green solution-processed tin-based perovskite films for lead-free planar photovoltaic devices | |
Jiang et al. | Solution-processed AgBiS 2 photodetectors from molecular precursors | |
Wu et al. | Enhanced photovoltaic performance of perovskite solar cells by tuning alkaline earth metal-doped perovskite-structured absorber and metal-doped TiO2 hole blocking layer | |
Jung et al. | Compositional engineering of antimony chalcoiodides via a two-step solution process for solar cell applications |