基于形貌調控制備高效鈣鈦礦太陽能電池.pdf

1、在平面異質結鈣鈦礦太陽能電池(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，展開了有關鈣鈦礦薄膜形貌調控，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。主要研究內容及其結論如下:
　　(1)以溶劑處理法為基礎，通過對溶劑處理時間的優(yōu)化制備出高質量的CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜，并在基于ITO/PEDOT∶PSS/CH3NH3PbI

2、3/PC60BM/Al結構的PHJ-PSCs獲得了最高6.44％的光電轉化效率，具備良好的重復性，并且在不同掃描條件下沒有表現出遲滯效應。
　　(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到了100％，與此同時晶體結晶度與薄膜平整度均得到了提升。以此為基礎的PHJ-PSCs電池獲得了高達9.01％的光電轉

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達到了最高12.24％的光電轉化效率，并且具備很好的重復性。上述結果將為采用一步溶液法大面積制備穩(wěn)定、高效的PHJ-PSCs提供很強的指導作用。
　　(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，通過控制退火條件調控薄膜形貌制備出高質量的共混CH3NH3PbI3-xClx鈣鈦礦薄膜，以ITO/PEDOT∶PSS/CH3NH3PbI3-xClx/PCBM/C60/Ag結構制備出高效率PHJ-PSC。器件性能表現出了優(yōu)異的性能和重復性，最高光電轉換效率達到了14.05％，并且在測試過程中的不同掃描條件下并沒有出現遲滯效應。此結果對今后一步