基于界面修饰钙钛矿太阳能电池的研究

来源 :信阳师范学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leizi525
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在众多太阳能电池中,钙钛矿太阳能电池具有独特的优势,钙钛矿(ABX3)材料具有合适的禁带宽度、高的光吸收系数、长的载流子扩散长度等优点。在短短的8年时间里钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从3.8%提升到22.1%。为实现商业化应用,必须在提高光电转化效率的基础上,逐步提高在空气中的稳定性。本论文通过界面调控法制备高效钙钛矿太阳能电池,同时器件的稳定性得到了极大地提高,主要开展以下工作:(1)使用异丙醇(IPA)作为添加剂制备钙钛矿薄膜。在钙钛矿前驱体溶液中加入适量的IPA不仅可以改善钙钛矿薄膜的形貌和结晶度,而且可以改变钙钛矿光吸收层的光学和电学性质。在钙钛矿和电荷收集层之间的界面处的载流子提取也被增强。此外,用IPA添加剂制备的平面钙钛矿太阳能电池获得了19.70%的光电转化效率,这远高于无IPA制备出的钙钛矿太阳能电池。(2)使用乙酰丙酮钙作为界面层材料,制备出高效稳定的反型钙钛矿太阳能电池,经过乙酰丙酮钙修饰的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率高达18.23%,未经过修饰的效率只有14.53%。更重要的是,与没有经过乙酰丙酮钙修饰的钙钛矿太阳能电池相比,经过乙酰丙酮钙修饰的钙钛矿太阳能电池迟滞效应得到极大抑制,同时,稳定性得到很大提升,手套箱内存储30天后初始效率仅仅衰减15%。(3)使用肝素钠作为界面层材料,用于溶液法制备的钙钛矿太阳能电池中。通过肝素钠的界面改性,改善了TiO2表面形貌,增强其表面的浸润性,减小了氧化钛表面缺陷。通过SEM和XRD测试得知,引入肝素钠同时改善了MAPb I3薄膜的结晶性。最优条件下,MAPb I3钙钛矿太阳能电池实现了光电转化效率从17.2%提高到20.1%。得益于肝素钠的界面改性对钙钛矿的体缺陷和钙钛矿膜与TiO2界面之间界面处的缺陷钝化作用,钙钛矿太阳能电池中的迟滞效应和肖特基复合作用受到抑制。更有意义的是,通过肝素钠的界面修饰能有效地减缓太阳能电池器件光电性能的衰减,其在空气中储存70天仍能保持85%的初始效率。
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