【摘 要】
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有机无机卤化铅钙钛矿太阳能电池在过去几年中的功率转换效率从3.8%迅速提高到25.2%,引起了光伏器件领域巨大的研究兴趣。由于对钙钛矿材料成分的调整、薄膜结晶优化和界面工程进行了广泛的研究,使得太阳能电池的转换效率取得如此惊人的发展速度。然而,由于钙钛矿薄膜表面和钙钛矿晶界的缺陷导致其陷阱辅助下降,器件的性能仍然受到的影响。本文提出了两种界面优化方法,来实现具有更高转换效率和稳定性的钙钛矿太阳能电
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有机无机卤化铅钙钛矿太阳能电池在过去几年中的功率转换效率从3.8%迅速提高到25.2%,引起了光伏器件领域巨大的研究兴趣。由于对钙钛矿材料成分的调整、薄膜结晶优化和界面工程进行了广泛的研究,使得太阳能电池的转换效率取得如此惊人的发展速度。然而,由于钙钛矿薄膜表面和钙钛矿晶界的缺陷导致其陷阱辅助下降,器件的性能仍然受到的影响。本文提出了两种界面优化方法,来实现具有更高转换效率和稳定性的钙钛矿太阳能电池。（1）我们开发了一种工艺的解决方案,在三维的甲氨基碘化铅（CH3NH3Pb I3）钙钛矿薄膜表面旋涂上丁基碘化胺（BAI）,通过退火在CH3NH3Pb I3钙钛矿薄膜原位生长一层二维钙钛矿BA2Pb I4薄膜,即在三维的钙钛矿薄膜表面上形成二维/三维钙钛矿界面。实验结果发现二维/三维的钙钛矿结构可以有效地钝化钙钛矿膜的表面陷阱态,从而将钙钛矿太阳能电池的转换效率从18.7%提高到19.7%。其界面处以及晶界的大疏水基团可以防止水分侵入钙钛矿材料,从而提高了器件的环境稳定性。在干燥环境中存放30天后,对比器件的功率转换效率保持其初始值的53.2%,经过BAI处理的器件的转换效率在相同的持续时间后保持其初始值的72.1%。（2）我们开发了一种新颖的简便解决方法来形成苯乙基碘化胺（PEAI）-碘化铅（Pb I2）钝化层。实验发现在二甲基亚砜（DMSO）溶剂退火过程中,PEAI能与Pb I2反应,在CH3NH3Pb I3钙钛矿薄膜上形成PEAI-Pb I2非晶覆盖层,而不是保持PEAI本身的状态。更重要的是,PEAI-Pb I2钝化层充分覆盖了CH3NH3Pb I3钙钛矿薄膜的表面和晶界,从而降低了钙钛矿层的陷阱密度并抑制了非辐射复合。经过PEAI处理的器件的开路电压显着提高至1.16 V,转换效率增强至20.8%。同时器件稳定性得到了提升,在干燥柜中存放30天后,控制器件的转换效率保持其初始值的65.3%,而经过PEAI处理的器件的转换效率,在相同的持续时间后仍保持85.6%。
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