【摘 要】
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经过近10年的发展,钙钛矿太阳能电池的效率已经从最初的3.8%提升到目前的25.5%。钙钛矿太阳能电池可以分为有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池和无机钙钛矿太阳能电池两种。前者虽然效率较高,但是热稳定性比较差。后者具有很高的热稳定性,且非常适合制备硅-钙钛矿叠层太阳能电池。虽然目前效率较低,但是研究价值和实用性较高。目前无机钙钛矿薄膜制备工艺相对复杂,晶体质量不高,且电池通常采用昂贵且不稳定的有机小分
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经过近10年的发展,钙钛矿太阳能电池的效率已经从最初的3.8%提升到目前的25.5%。钙钛矿太阳能电池可以分为有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池和无机钙钛矿太阳能电池两种。前者虽然效率较高,但是热稳定性比较差。后者具有很高的热稳定性,且非常适合制备硅-钙钛矿叠层太阳能电池。虽然目前效率较低,但是研究价值和实用性较高。目前无机钙钛矿薄膜制备工艺相对复杂,晶体质量不高,且电池通常采用昂贵且不稳定的有机小分子Spiro-OMe TAD作为空穴传输层。因此,开发高质量无机钙钛矿薄膜制备新技术,探索廉价、高效、稳定的空穴传输层是目前无机钙钛矿太阳能电池领域的研究重点。本文通过低温处理工艺,用于改善钙钛矿表面的微观形貌,提升其吸光性能,并降低其内部载流子的复合,成功制备出致密且均匀的CsPb I2Br薄膜。借助Sn O2电子传输层,在180℃对CsPb I2Br薄膜进行退火,制备出VOC达到1.12 V,光电转换效率达到11.54%的CsPb I2Br钙钛矿太阳能电池。为了改善CsPb I2Br吸光层和空穴传输层的能级失配问题,本文在这两者之间引入了一层Ni Ox。这不仅解决了能级失配问题,同时提升了空穴的抽取和收集能力,降低了电压损耗。因此,成功制备出VOC高达1.25 V且效率达到13.6%的CsPb I2Br钙钛矿太阳能电池。为了提升CsPb I2Br钙钛矿太阳能电池的稳定性,本文系统研究了有机小分子Spiro-OMe TAD、聚合物PTAA及无机Cu SCN三种空穴传输材料对电池的效率和稳定性的影响。基于廉价Cu SCN空穴传输层的CsPb I2Br钙钛矿太阳能电池效率约10%且表现出优异的稳定性。此外,在CsPb I2Br吸光层和Cu SCN空穴传输层之间添加一层Ni Ox,以进一步优化电池性能。该电池拥有10%的效率和更高的稳定性。
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