基于形貌調(diào)控制備高效鈣鈦礦太陽能電池.pdf

1、在平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池(PHJ-PSCs)中，鈣鈦礦薄膜形貌對最終器件性能起到了決定性作用。本文以鈣鈦礦薄膜形貌調(diào)控為主線，以純碘和碘氯共混兩大體系為研究對象，展開了有關(guān)鈣鈦礦薄膜形貌調(diào)控，添加劑作用以及其晶體形成過程中元素分布規(guī)律的一系列研究。主要研究內(nèi)容及其結(jié)論如下:
　　(1)以溶劑處理法為基礎(chǔ)，通過對溶劑處理時(shí)間的優(yōu)化制備出高質(zhì)量的CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜，并在基于ITO/PEDOT∶PSS/CH3NH3PbI

2、3/PC60BM/Al結(jié)構(gòu)的PHJ-PSCs獲得了最高6.44％的光電轉(zhuǎn)化效率，具備良好的重復(fù)性，并且在不同掃描條件下沒有表現(xiàn)出遲滯效應(yīng)。
　　(2)探索了不同添加劑二碘辛烷(DIO)比例對CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜形貌、結(jié)晶度以及最終器件性能的影響?；谧顑?yōu)DIO比例(2vol％)制備的鈣鈦礦薄膜覆蓋度幾乎達(dá)到了100％，與此同時(shí)晶體結(jié)晶度與薄膜平整度均得到了提升。以此為基礎(chǔ)的PHJ-PSCs電池獲得了高達(dá)9.01％的光電轉(zhuǎn)

3、換效率。另外，活性層退火溫度也會對器件性能造成影響，60 min為最優(yōu)條件。
　　(3)探索了前驅(qū)體溶液濃度對CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜形貌以及器件性能的影響。基于最優(yōu)濃度550 mg/ml制備的鈣鈦礦薄膜致密無孔洞，具備合適的薄膜厚度以及晶粒尺寸，最終PHJ-PSCs達(dá)到了最高12.24％的光電轉(zhuǎn)化效率，并且具備很好的重復(fù)性。上述結(jié)果將為采用一步溶液法大面積制備穩(wěn)定、高效的PHJ-PSCs提供很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。
　　(4

4、)以碘化鉛(PbI2)、氯化鉛(PbCl2)和碘甲基胺(CH3NH3I，MAI)三元體系為基礎(chǔ)，通過控制退火條件調(diào)控薄膜形貌制備出高質(zhì)量的共混CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦薄膜，以ITO/PEDOT∶PSS/CH3NH3PbI3-xClx/PCBM/C60/Ag結(jié)構(gòu)制備出高效率PHJ-PSC。器件性能表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能和重復(fù)性，最高光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了14.05％，并且在測試過程中的不同掃描條件下并沒有出現(xiàn)遲滯效應(yīng)。此結(jié)果對今后一步