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Ultrafast Flame Annealing of TiO2 Paste for Fabricating Dye‐Sensitized and Perovskite Solar Cells with Enhanced Efficiency
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2017-09-20 , DOI: 10.1002/smll.201702260 Jung Kyu Kim 1, 2 , Sung Uk Chai 2 , Yoonjun Cho 2 , Lili Cai 1 , Sung June Kim 2, 3 , Sangwook Park 1 , Jong Hyeok Park 2 , Xiaolin Zheng 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2017-09-20 , DOI: 10.1002/smll.201702260 Jung Kyu Kim 1, 2 , Sung Uk Chai 2 , Yoonjun Cho 2 , Lili Cai 1 , Sung June Kim 2, 3 , Sangwook Park 1 , Jong Hyeok Park 2 , Xiaolin Zheng 1
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Mesoporous TiO2 nanoparticle (NP) films are broadly used as electrodes in photoelectrochemical cells, dye‐sensitized solar cells (DSSCs), and perovskite solar cells (PSCs). State‐of‐the‐art mesoporous TiO2 NP films for these solar cells are fabricated by annealing TiO2 paste‐coated fluorine‐doped tin oxide glass in a box furnace at 500 °C for ≈30 min. Here, the use of a nontraditional reactor, i.e., flame, is reported for the high throughput and ultrafast annealing of TiO2 paste (≈1 min). This flame‐annealing method, compared to conventional furnace annealing, exhibits three distinct benefits. First, flame removes polymeric binders in the initial TiO2 paste more completely because of its high temperature (≈1000 °C). Second, flame induces strong interconnections between TiO2 nanoparticles without affecting the underlying transparent conducting oxide substrate. Third, the flame‐induced carbothermic reduction on the TiO2 surface facilitates charge injection from the dye/perovskite to TiO2. Consequently, when the flame‐annealed mesoporous TiO2 film is used to fabricate DSSCs and PSCs, both exhibit enhanced charge transport and higher power conversion efficiencies than those fabricated using furnace‐annealed TiO2 films. Finally, when the ultrafast flame‐annealing method is combined with a fast dye‐coating method to fabricate DSSC devices, its total fabrication time is reduced from over 3 h to ≈10 min.
中文翻译：
TiO2浆料的超快火焰退火，可提高染料敏化和钙钛矿型太阳能电池的制造效率
介孔TiO 2纳米颗粒（NP）膜广泛用作光电化学电池，染料敏化太阳能电池（DSSC）和钙钛矿太阳能电池（PSC）中的电极。这些太阳能电池的最新中孔TiO 2 NP薄膜是通过在箱式炉中于500°C下将TiO 2糊剂涂覆的掺氟的氧化锡玻璃退火约30分钟而制成的。在此，据报道，使用非传统反应器（即火焰）可实现TiO 2浆料的高产量和超快退火（约1分钟）。与常规炉退火相比，这种火焰退火方法具有三个明显的优势。首先，火焰去除了初始TiO 2中的聚合物粘合剂由于其高温（≈1000°C），因此可以更完全地粘贴。其次，火焰在TiO 2纳米粒子之间引起了牢固的互连，而不会影响下面的透明导电氧化物基底。第三，火焰诱导的TiO 2表面的碳热还原促进了从染料/钙钛矿向TiO 2的电荷注入。因此，当使用火焰退火的中孔TiO 2膜制造DSSC和PSC时，与使用炉退火的TiO 2相比，它们都表现出增强的电荷传输和更高的功率转换效率。电影。最后，当超快火焰退火方法与快速染料涂覆方法结合起来制造DSSC器件时，其总制造时间从3小时以上减少到≈10分钟。
更新日期：2017-09-20
中文翻译：
TiO2浆料的超快火焰退火，可提高染料敏化和钙钛矿型太阳能电池的制造效率
介孔TiO 2纳米颗粒（NP）膜广泛用作光电化学电池，染料敏化太阳能电池（DSSC）和钙钛矿太阳能电池（PSC）中的电极。这些太阳能电池的最新中孔TiO 2 NP薄膜是通过在箱式炉中于500°C下将TiO 2糊剂涂覆的掺氟的氧化锡玻璃退火约30分钟而制成的。在此，据报道，使用非传统反应器（即火焰）可实现TiO 2浆料的高产量和超快退火（约1分钟）。与常规炉退火相比，这种火焰退火方法具有三个明显的优势。首先，火焰去除了初始TiO 2中的聚合物粘合剂由于其高温（≈1000°C），因此可以更完全地粘贴。其次，火焰在TiO 2纳米粒子之间引起了牢固的互连，而不会影响下面的透明导电氧化物基底。第三，火焰诱导的TiO 2表面的碳热还原促进了从染料/钙钛矿向TiO 2的电荷注入。因此，当使用火焰退火的中孔TiO 2膜制造DSSC和PSC时，与使用炉退火的TiO 2相比，它们都表现出增强的电荷传输和更高的功率转换效率。电影。最后，当超快火焰退火方法与快速染料涂覆方法结合起来制造DSSC器件时，其总制造时间从3小时以上减少到≈10分钟。
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