Published May 8, 2020
| Version v1
Publication
Open
Rapid Scalable Processing of Tin Oxide Transport Layers for Perovskite Solar Cells
Creators
- 1. University of Sheffield
- 2. Northern Border University
- 3. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
- 4. Pontifical Catholic University of Peru
Description
The development of scalable deposition methods for perovskite solar cell materials is critical to enable the commercialization of this nascent technology. Herein, we investigate the use and processing of nanoparticle SnO2 films as electron transport layers in perovskite solar cells and develop deposition methods for ultrasonic spray coating and slot-die coating, leading to photovoltaic device efficiencies over 19%. The effects of postprocessing treatments (thermal annealing, UV ozone, and O2 plasma) are then probed using structural and spectroscopic techniques to characterize the nature of the np-SnO2/perovskite interface. We show that a brief "hot air flow" method can be used to replace extended thermal annealing, confirming that this approach is compatible with high-throughput processing. Our results highlight the importance of interface management to minimize nonradiative losses and provide a deeper understanding of the processing requirements for large-area deposition of nanoparticle metal oxides.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد تطوير طرق ترسيب قابلة للتطوير لمواد الخلايا الشمسية البيروفسكايتية أمرًا بالغ الأهمية لتمكين تسويق هذه التكنولوجيا الناشئة. هنا، نقوم بالتحقيق في استخدام ومعالجة أفلام الجسيمات النانوية SnO2 كطبقات نقل الإلكترون في الخلايا الشمسية البيروفسكايتية وتطوير طرق الترسيب لطلاء الرش بالموجات فوق الصوتية وطلاء الشقوق، مما يؤدي إلى كفاءة الجهاز الكهروضوئي أكثر من 19 ٪. ثم يتم فحص تأثيرات معالجات ما بعد المعالجة (التلدين الحراري والأوزون فوق البنفسجي وبلازما الأكسجين) باستخدام التقنيات الهيكلية والطيفية لتوصيف طبيعة واجهة np - SnO2/perovskite. نوضح أنه يمكن استخدام طريقة "تدفق الهواء الساخن" المختصرة لاستبدال التلدين الحراري الممتد، مما يؤكد أن هذا النهج متوافق مع المعالجة عالية الإنتاجية. تسلط نتائجنا الضوء على أهمية إدارة الواجهة لتقليل الخسائر غير الإشعاعية وتوفير فهم أعمق لمتطلبات المعالجة لترسيب أكاسيد فلزات الجسيمات النانوية في مساحة كبيرة.Translated Description (French)
Le développement de méthodes de dépôt évolutives pour les matériaux de cellules solaires en pérovskite est essentiel pour permettre la commercialisation de cette technologie naissante. Ici, nous étudions l'utilisation et le traitement de films de SnO2 nanoparticulaires en tant que couches de transport d'électrons dans des cellules solaires en pérovskite et développons des méthodes de dépôt pour le revêtement par pulvérisation ultrasonique et le revêtement par filière à fente, conduisant à des rendements de dispositifs photovoltaïques supérieurs à 19 %. Les effets des traitements de post-traitement (recuit thermique, ozone UV et plasma O2) sont ensuite sondés à l'aide de techniques structurelles et spectroscopiques pour caractériser la nature de l'interface np-SnO2/pérovskite. Nous montrons qu'une brève méthode de « flux d'air chaud » peut être utilisée pour remplacer le recuit thermique prolongé, confirmant que cette approche est compatible avec le traitement à haut débit. Nos résultats soulignent l'importance de la gestion des interfaces pour minimiser les pertes non radiatives et fournir une compréhension plus approfondie des exigences de traitement pour le dépôt de nanoparticules d'oxydes métalliques sur de grandes surfaces.Translated Description (Spanish)
El desarrollo de métodos de deposición escalables para materiales de células solares de perovskita es fundamental para permitir la comercialización de esta tecnología incipiente. En este documento, investigamos el uso y el procesamiento de películas de nanopartículas de SnO2 como capas de transporte de electrones en células solares de perovskita y desarrollamos métodos de deposición para el recubrimiento por pulverización ultrasónica y el recubrimiento con boquilla de ranura, lo que lleva a eficiencias de dispositivos fotovoltaicos superiores al 19%. Los efectos de los tratamientos de posprocesamiento (recocido térmico, ozono UV y plasma de O2) se prueban utilizando técnicas estructurales y espectroscópicas para caracterizar la naturaleza de la interfaz np-SnO2/perovskita. Mostramos que se puede utilizar un breve método de "flujo de aire caliente" para reemplazar el recocido térmico prolongado, lo que confirma que este enfoque es compatible con el procesamiento de alto rendimiento. Nuestros resultados resaltan la importancia de la gestión de interfaces para minimizar las pérdidas no radiativas y proporcionar una comprensión más profunda de los requisitos de procesamiento para la deposición de óxidos metálicos de nanopartículas en grandes áreas.Files
acsaem.0c00525.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6cba9ad3debff96263aac4eeb2736e8d
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المعالجة السريعة القابلة للتطوير لطبقات نقل أكسيد القصدير لخلايا بيروفسكايت الشمسية
- Translated title (French)
- Traitement évolutif rapide des couches de transport d'oxyde d'étain pour les cellules solaires à pérovskite
- Translated title (Spanish)
- Procesamiento escalable rápido de capas de transporte de óxido de estaño para células solares de perovskita
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3023015983
- DOI
- 10.1021/acsaem.0c00525
References
- https://openalex.org/W1529053979
- https://openalex.org/W1802734970
- https://openalex.org/W1941396097
- https://openalex.org/W1964249773
- https://openalex.org/W1982948059
- https://openalex.org/W1994610939
- https://openalex.org/W1998493073
- https://openalex.org/W2007211935
- https://openalex.org/W2016276578
- https://openalex.org/W2018915240
- https://openalex.org/W2022879044
- https://openalex.org/W2042967088
- https://openalex.org/W2049172802
- https://openalex.org/W2057327293
- https://openalex.org/W2058088820
- https://openalex.org/W2065556544
- https://openalex.org/W2070618999
- https://openalex.org/W2086962446
- https://openalex.org/W2152527231
- https://openalex.org/W2165904200
- https://openalex.org/W2256532103
- https://openalex.org/W2301656337
- https://openalex.org/W2320136532
- https://openalex.org/W2321605551
- https://openalex.org/W2401653083
- https://openalex.org/W2413681497
- https://openalex.org/W2439041265
- https://openalex.org/W2469250584
- https://openalex.org/W2469388998
- https://openalex.org/W2519631333
- https://openalex.org/W2545581898
- https://openalex.org/W2549518562
- https://openalex.org/W2588813628
- https://openalex.org/W2595956013
- https://openalex.org/W2613899770
- https://openalex.org/W2617238042
- https://openalex.org/W2753003412
- https://openalex.org/W2756015433
- https://openalex.org/W2756549186
- https://openalex.org/W2766893133
- https://openalex.org/W2769623316
- https://openalex.org/W2782219842
- https://openalex.org/W2785892986
- https://openalex.org/W2786766519
- https://openalex.org/W2791402893
- https://openalex.org/W2792374924
- https://openalex.org/W2794337038
- https://openalex.org/W2795886435
- https://openalex.org/W2801378375
- https://openalex.org/W2802377258
- https://openalex.org/W2892717697
- https://openalex.org/W2898941509
- https://openalex.org/W2900362968
- https://openalex.org/W2900525787
- https://openalex.org/W2901256895
- https://openalex.org/W2904293311
- https://openalex.org/W2904458745
- https://openalex.org/W2906406789
- https://openalex.org/W2910548489
- https://openalex.org/W2934047558
- https://openalex.org/W2936606475
- https://openalex.org/W2952569038
- https://openalex.org/W2955646712
- https://openalex.org/W2979321236
- https://openalex.org/W2980383175
- https://openalex.org/W3014206213
- https://openalex.org/W3100335002
- https://openalex.org/W3105613226