氧化鋅納米粉體是一種常用于鈣鈦礦太陽能電池中的材料,具有高純度和良好穩(wěn)定性,能有效傳輸電子,提升電池性能。在低溫條件下就能形成薄膜,適合制作柔性鈣鈦礦太陽能電池,經(jīng)過上千次彎折后性能損失小,比傳統(tǒng)材料表現(xiàn)更穩(wěn)定。
一、核心優(yōu)勢:低溫制備與柔性適配性
室溫 / 低溫成膜,突破基底限制
納米 ZnO 分散液(粒徑通常 5-20 nm)可通過旋涂、刮涂、噴墨打印等方式,在室溫或低至 80-120℃下形成致密 ETL 薄膜,無需高溫退火(傳統(tǒng) TiO?需 450℃以上)。
該特性可適配不耐高溫的柔性基底(如 PET、PI 薄膜),為柔性鈣鈦礦器件科研提供核心支撐 —— 例如在 PET 基底上制備的柔性 PSC,基于納米 ZnO ETL 的器件彎曲 1000 次后,效率保留率仍達 80% 以上,遠高于高溫制備的 TiO?基柔性器件(約 50%)。
分散性優(yōu)異,工藝兼容性強
商用納米 ZnO 分散液通常經(jīng)表面改性(如 PEG 修飾),在水、乙醇、異丙醇等常見溶劑中分散穩(wěn)定(靜置 3 個月無沉降),可直接與鈣鈦礦前驅體溶液兼容,無需額外調整溶劑體系。
科研中可通過調控分散液濃度(0.5-5 mg/mL)靈活控制 ETL 厚度(10-50 nm),適配不同鈣鈦礦層厚度(300-600 nm),滿足單節(jié)、疊層等不同器件結構的科研需求。
二、電子傳輸性能:高效載流子提取與寬光譜適配
高電子遷移率,減少復合損耗
納米 ZnO 的電子遷移率達 20-50 cm2/(V?s),雖低于 SnO?,但顯著高于傳統(tǒng)有機傳輸層(如 PCBM,1-10 cm2/(V?s)),可快速提取鈣鈦礦層產(chǎn)生的光生電子,降低電子 - 空穴對復合概率。
99.9% 高純度分散液可避免雜質(如 Fe3?、Cu2?)引入復合中心,基于其 ETL 的 PSC 短路電流密度(Jsc)可達 25-27 mA/cm2,接近 SnO?基器件水平,為中高效鈣鈦礦器件科研提供高性價比選擇。
寬禁帶透明性,提升光利用率
納米 ZnO 禁帶寬度約 3.2-3.3 eV,僅吸收紫外光(<380 nm),對可見光(400-800 nm)透過率超 90%,可減少 ETL 層的光吸收損耗,提升鈣鈦礦層的光子利用率。
對比 TiO?(禁帶 3.2 eV,近紫外區(qū)有微弱吸收),納米 ZnO ETL 可使 PSC 的 Jsc 提升 3%-5%,尤其適配窄帶隙鈣鈦礦(如 FAPbI?,1.48 eV)的近紅外光吸收需求。
三、功能拓展性:界面修飾與低成本科研
界面缺陷鈍化,優(yōu)化器件性能
納米 ZnO 表面的羥基(-OH)與氧空位可與鈣鈦礦表面未配位的 Pb2?、I?結合,鈍化界面缺陷,減少非輻射復合 —— 例如在 CsPbI?鈣鈦礦 / ZnO 界面引入分散液后,器件開路電壓(Voc)從 0.9 V 提升至 1.05 V,填充因子(FF)從 72% 升至 78%。
科研中可通過 “ZnO 分散液 + 有機配體(如 PEA?)” 復合修飾,構建二維 / 三維鈣鈦礦異質結,進一步提升界面穩(wěn)定性,為鈣鈦礦界面工程研究提供靈活工具。
低成本與快速迭代,適配科研效率需求
納米 ZnO 分散液制備成本僅為 SnO?溶膠的 1/3-1/2,且無需復雜合成步驟(可直接商用采購),適合科研中大量樣品的快速制備與參數(shù)篩選(如不同 ZnO 粒徑、濃度對器件性能的影響)。
噴墨打印工藝適配性強:分散液的低粘度與穩(wěn)定性可滿足噴墨打印需求,為鈣鈦礦器件的大面積、圖案化制備科研提供可行路徑,助力產(chǎn)業(yè)化前期的工藝探索。
?總結
納米 ZnO 分散液憑借 “低溫成膜 + 柔性適配 + 低成本 + 分散穩(wěn)定” 的核心優(yōu)勢,在鈣鈦礦科研領域(尤其柔性器件、快速工藝驗證、低成本體系開發(fā))展現(xiàn)出獨特價值。雖在長期穩(wěn)定性(易被 I?腐蝕)上不及 SnO?,但通過界面修飾(如 Al?O?包覆)可有效改善,成為科研中平衡性能、成本與工藝門檻的理想選擇,助力鈣鈦礦器件的多樣化研究與產(chǎn)業(yè)化前期探索。
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