【摘 要】
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有机-无机杂化钙钛矿甲脒铅碘（FAPbI3）由于其出色的光电性质被广泛应用于制备太阳能电池。然而,α-FAPbI3在室温下容易转变为没有光学活性的黄色相（δ-FAPbI3）,降低了器件的光伏性能和稳定性。本文围绕以下三方面研究工作,详细探讨了FAPbI3基钙钛矿太阳能电池的制备工艺、表面缺陷钝化和组分掺杂对提升器件性能和稳定性的效果。通过在FAPbI3中混入一定量甲胺铅溴（MAPb Br3）以抑制
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有机-无机杂化钙钛矿甲脒铅碘（FAPbI3）由于其出色的光电性质被广泛应用于制备太阳能电池。然而,α-FAPbI3在室温下容易转变为没有光学活性的黄色相（δ-FAPbI3）,降低了器件的光伏性能和稳定性。本文围绕以下三方面研究工作,详细探讨了FAPbI3基钙钛矿太阳能电池的制备工艺、表面缺陷钝化和组分掺杂对提升器件性能和稳定性的效果。通过在FAPbI3中混入一定量甲胺铅溴（MAPb Br3）以抑制α-FAPbI3相变,并提出了两步法和一步法两种高效FAPbI3基钙钛矿薄膜的制备方法。一步法制备的钙钛矿薄膜具有更高的结晶度、更高的覆盖度和更宽的光谱响应范围。而两步法制备的钙钛矿薄膜对光有更强的吸收能力、更强的PL强度以及更长的载流子寿命。两步法制备的太阳能电池器件能够实现20.85%的光电转化效率（PCE）;一步法制备的太阳能电池器件能够实现20.27%的PCE。两种方法制备的FAPbI3基钙钛矿太阳能电池都具有超过20%的PCE和较好的重复性。提出硫代乙酰胺（TAA）溶液处理方法,有效钝化钙钛矿薄膜的表面缺陷,提高FAPbI3基钙钛矿太阳能电池的性能和湿度稳定性。TAA释放出的硫离子(S2-)可以与钙钛矿薄膜表面过量的碘化铅（PbI2）原位形成硫化铅（Pb S）钝化层,减少钙钛矿表面缺陷。经过TAA处理后的FAPbI3基太阳能电池器件能够实现22.41%的PCE,其中Jsc为25.29 m A/cm~2,Voc为1.15 V,FF为77%,迟滞可忽略不计,且具有很好的湿度稳定性,未封装的器件湿度条件下贮存400 h后保持初始效率的80%。通过在FAPbI3前驱体中掺杂丙基碘化铵（PAI）,在空气气氛下制备纯α相的FAPbI3薄膜。PAI掺杂可以有效抑制FAPbI3的分解与δ-FAPbI3的产生;提高薄膜结晶度与吸光度而不改变α-FAPbI3的光学带隙。掺杂量为1%（摩尔分数）PAI的FAPbI3钙钛矿电池,能够实现22.67%的PCE,其中Jsc为25.61 m A/cm~2,Voc为1.15 V,FF为77%。结果表明,PAI掺杂可以抑制α-FAPbI3相转变,是提高钙钛矿电池光伏性能和稳定性的一种有效策略。
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