AM：应用于高效柔性钙钛矿太阳能电池的低温沉积TiO2纳米柱

作者：

Zhongwei Wu, Peng Li, Jie Zhao, Ting Xiao, Hong Hu, Peng Sun, Zehan Wu,Jianhua Hao, Chunlin Sun, Haoli Zhang, Zhifeng Huang,* and Zijian Zheng

成果简介

由于钙钛矿材料的高功率转换效率（PCE）和固有柔软性，有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSC）有望应用于柔性太阳能电池。 在最高效的PSC中，介孔TiO2通常充当电子传输层。 但是，介孔TiO2通常是通过高温退火而成的，不适用于制备柔性PSC。 在这项工作中，TiO2纳米柱阵列通过低温度掠射角沉积法直接沉积在柔性基板上。 TiO2纳米柱牢固地粘附在柔性基材上，从而改善了钙钛矿层中的光吸收，促进了电子的提取和运输，并增强了PSC的机械柔韧性。 与TiO2纳米柱相接的柔性PSC在小曲率半径下弯曲500次后，PCE高达13.3％，并且具有出色的光伏稳定性。

图文介绍

图1：GLAD制备的TiO2的性能。 a）通过GLAD顺序制造平面TiO2和TiO2纳米柱的流程示意图。 b）在玻璃/ ITO基板上的平面TiO2（厚度为15 nm）和c）TiO2纳米柱（高度为100 nm）的SEM图像。 插图：样品的SEM上下图像。 d）TiO2纳米柱的高分辨率TEM图像。 插图：选定区域电子衍射的快速傅立叶变换图案。 e）在玻璃/ ITO，PET / ITO，PET / PH1000（无ITO）基板（虚线上方）和大面积PET基板上与纳米柱（100 nm）集成的平面TiO2（15 nm）的照片。

图2：GLAD衍生的TiO2对电极的透射率和钙钛矿膜性能的影响。 a）ITO，ITO /平面TiO2（15 nm）和ITO /平面TiO2（15 nm）以及不同长度的纳米柱的紫外可见透射率和反射率。 b）沉积在平面TiO2（15 nm）和集成了纳米柱（100 nm）层的平面TiO2（15 nm）上的钙钛矿薄膜的SEM图像。 c）固定的PL和d）TRPL衰减曲线，这些钙钛矿是在不使用或使用不同类型TiO2的基材上制造的。

图3：设备性能的表征。 a）器件结构的示意图。 b）基于平面TiO2（15 nm）的PSC的J–V曲线，其中不具有（w / o）或具有（w /）不同高度的纳米柱。 c）基于平面TiO2（15 nm）与纳米柱（100 nm）集成而没有或没有ALD TiO2钝化的PSC的EIS曲线。 d）基于平面TiO2（15 nm）和平面TiO2（15 nm）与纳米柱（100 nm）结合且无ALD TiO2钝化的PSC的J–V曲线。 e）基于ALD TiO2钝化的平面TiO2（15 nm）和平面纳米TiO2（15 nm）与纳米柱（100 nm）集成的PSC的EQE和相应的积分光电流。 f）18个PSC的PCE直方图，它们是基于平面TiO2（15 nm）（黑色）和平面TiO2（15 nm）与纳米柱（100 nm）（红色）结合在一起的，且具有ALD TiO2钝化。

图4：研究钙钛矿薄膜的附着力和装置的柔韧性。 a）透明胶带剥离试验：剥离试验的示意图（上图）和在涂覆有平面TiO2或集成纳米柱的平面TiO2的PET / ITO基材（15×15 mm）上钙钛矿薄膜的照片。两张照片（中）是在剥离测试前准备好的胶片。这两张照片（下）是经过透明胶带剥落10次的胶片。经过200个弯曲循环，弯曲半径为10 mm的b）平面TiO2和c）集成有纳米柱层的平面TiO2上沉积的钙钛矿薄膜的SEM图像。虚线显示裂缝。基于d）平面TiO2和e）平面TiO2与纳米柱在弯曲下集成的柔性钙钛矿薄膜的有限元模拟。 f）基于平面TiO2和集成纳米柱的平面TiO2的基于PET / ITO的柔性PSC的J–V曲线。所有器件均基于ALD TiO2钝化。 g）平面TiO2和与基于纳米柱的柔性器件集成的平面TiO2的归一化PCE，在弯曲半径为10 mm或4 mm的弯曲循环后测量。