FAPbI/CsPbI3/QD太阳能电池薄膜/聚氯乙烯/钙钛矿晶体材料/聚苯乙烯/钙钛矿太阳能电池
FAPbI/CsPbI3/QD太阳能电池薄膜/聚氯乙烯/钙钛矿晶体材料/聚苯乙烯/钙钛矿太阳能电池
钙钛矿量子点太阳能电池的寿命提高策略
基于钙钛矿QD的太阳能电池是相对较新的技术，报告的CsPbI 3 QD器件的PCE达到13.43％，报道了使用混合Cs 0.5 FA 0.5 PbI 3 QD制造的PeQDSC的当前认证效率记录，其PCE达到16.6％，转化为在短短三年内效率相对提高了123％。还研究了其他钙钛矿成分。例如，已有报道调查CsPbBr 3或CsPbBrI 2PeQDSC，但是由于带隙较大，其性能相对较低。混合有机-无机钙钛矿的组合物如FAPbI 3个量子点也已被用作在设备光敏吸收剂，无论是对自己或与CsPbI组合3的QD。
文献中报道的绝大多数PeQDSC具有几个共同的特征。较常用的活性材料是CsPbI 3 QD，因为其带隙非常适合吸收太阳波长，从而产生更高的光电流。另一个相似之处是设备架构。大多数设备使用透明的TiO 2或SnO 2 ETL，并带有2,2'，7,7'-四烷基[ N，N-二（4-甲氧基苯基）氨基] -9,9'-螺双芴（Spiro-OMeTAD）薄膜或其他用作HTL的有机分子。这些设备使用的优先触点是Ag或Au电极，有时具有薄的MoO 3层。只要实验室中的相对湿度不超过20％，这些设备就可以在空气中组装。
PeQDSC通常在不封装在空气或氮气中的情况下进行测试。例如，CsPbI 3 QDSC在充氮手套箱中存放一个月后，保持了其初始PCE的98％，但是当同一设备暴露于60％相对湿度时，它们的PCE损失了初始值的90％。由于QD分解。CsPb（I / Br）3器件显示出更高的稳定性，在干燥的手套箱中存储900小时后，仍保持其初始性能的90％。[还研究了热稳定性，在100°C下仅3小时就导致性能的重大损失，这与CsPbI 3 QD向其正交晶相的转变有关。
宽带隙的PeQD，例如CsPbCl 3，已显示出在MAPbI 3太阳能电池中能量下移的希望。PeQD层吸收了紫外线，因此减慢了下面钙钛矿层的降解过程。使用这种方法制得的太阳能电池在氮气氛下可稳定照明100小时。
已经显示出几种方法来增强PeQDSC的设备稳定性。例如，使用混合CsPbI的3和FAPbI 3量子点被显示导致比它们的全无机对应物更稳定装置，因为FAPbI 3的QD是更稳定的，如示出图。这种稳定性的提高在氮气气氛中已经很明显，但是当设备暴露于潮湿的空气条件下时，稳定性会变得更加明显。也有报道称，通过晶格收缩效应，将这两种钙钛矿型量子点混合可防止CsPbI 3 QDs从立方α相转变为δ相。
具有完全无机的CsPbI 3和混合的有机/无机FAPbI 3 PeQD的PeQDSC的寿命在a）氮气无光照和b）潮湿的空气和室温下。由FAPbI 3钙钛矿制成的PeQDSC比无机对应物更稳定，并且两个点的混合物遵循更稳定的设备的稳定性模式。
一种替代方法是基于使用掺杂剂或添加剂。例如，CsPbI 3 QD薄膜的Cs盐掺杂（例如，用乙酸Cs掺杂）显示出可以通过填充QDs表面的Cs空位来增强太阳能电池在空气中的稳定性。其他掺杂策略（例如掺入GeI 2或PbI 2）也导致CsPbI 3 QDSC的保存期限延长。
这些设备在干燥环境中80天后仍保持其初始性能。掺杂也已被提出作为钙钛矿QDSC的有效缺陷钝化策略，从而提高了在潮湿空气中工作的太阳能电池的稳定性。
PeQDSC的制造方法可能会直接影响其操作稳定性。已经提到制造期间的湿度不应超过20％。另一个方面是PeQD层的沉积顺序：如果一步进行涂覆，则与逐层沉积相比，可以提高稳定性，因为在沉积每一层之后进行的清洗步骤可能会引入缺陷。 PeQD膜，并作为降解的其他途径。还显示出使用μ-石墨烯交联CsPbI 3 QD薄膜即使在炎热和潮湿的环境中也可以提高其稳定性，这在很大程度上是由于防止了QD的团聚。
QDSC中有机HTL层的选择也会强烈影响器件的整体稳定性。大多数高性能PeQDSC都将Spiro-OMeTAD用作HTL，这是钙钛矿光伏电池性能下降的众所周知的原因。可以替代Spiro-OMeTAD的一个例子是聚[[4,8-双[（2-乙基己基）氧基]苯并[1,2-b：4,5-b']二噻吩-2,6-二基]。 [3-氟-2-[[（2-乙基己基）羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩基]（PTB7），已证明可改善装置的稳定性，然而其他替代方案需要进行研究以进一步提高稳定性。
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