日本国家材料科学研究院绿色能源与环境材料研究中心和埃及石油研究所--N-功能化石墨烯衍生物作为稳定钙钛矿太阳能电池的空穴传输层

在这项工作中，三种氮-功能化石墨烯(NGs):氨基-石墨烯(G-NH₂)、石墨烯-乙醇胺(G-EA)和石墨烯乙二胺(G-EDA)被合成并测试其作为钙钛矿太阳能电池(PSCs)应用的空穴传输层(HTL)。在对石墨烯类衍生物的评估中，石墨烯-乙二胺(G-EDA)制备的PSCs功率转换效率最高，为12.9%。与其他NGs相比，基于G-EDA的PSCs功率转换效率的增强归因于均匀覆盖、更快的空穴传输和更大的钙钛矿晶体生长模板。此外，用基于G-EA和G-EDA的HTLs制备的PSCs的功率转换效率在光照200 h后仍保持稳定。

图1. N-功能化石墨烯衍生物的制备方法。

图2. GO、GNH₂、G-EA和G-EDA的(a)FT-IR光谱和(b) XRD光谱。

图3. (a) ITO、GO、G-NH₂、G-EA和G-EDA的紫外-可见吸收光谱和透射光谱(b) MAPbI₃沉积在GO、G-NH₂、G-EA和G-EDA上的吸收率光谱。

图4. (a) GO和NGs衍生物在ITO上的XRD图谱和 (b) 在各种HTLs上制备的 PSK层的XRD图谱：GO, G-NH₂, G-EA和G-EDA。

图5. (a)GO层、(b)在ITO上制备的G-EDA HTLs的堆叠层、(c和d) GO和G-EDA顶部PSK层的SEM俯视图。

图6. ITO/GO、ITO/G-NH₂、ITO/G-EA、ITO/G-EDA上制备的PSK的(a)TRPL和(b)PL。

  图7. GO、G-NH₂、G-EA和G-EDA作为HTLs制备的PSCs的(a)J-V曲线和(b) IPCE光谱。

 图8. GO、G-NH₂、G-EA和G-EDA制备的PSCs的光照稳定性。

相关研究成果由日本国家材料科学研究院绿色能源与环境材料研究中心光伏材料组和埃及石油研究所Abdalrhman G. Al-Gamal等人于2021年发表在Solar Energy (https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.10.006)上。原文：N-functionalized graphene derivatives as hole transport layers for stable perovskite solar cell。