钙钛矿太阳能电池的电子收集界面能级调控及器件优化

【作者】 胡芹； 吴疆； 姜畅； 刘堂昊； 阙星陆； 朱瑞； 龚旗煌；

【机构】 人工微结构和介观光学国家重点实验室,北京大学物理学院现代光学所； 量子物质科学协同创新中心,北京大学物理学院；

【摘要】 光伏领域新秀钙钛矿太阳能电池,以其高效率低成本的优势吸引了越来越多的关注,近几年来得到了迅猛发展,光电转换效率从最初的3.8%提高到19.2%。然而传统的钙钛矿太阳能电池,透明导电基底上必须覆盖一层致密的氧化物薄膜作为空穴阻挡层以达到有效的电子收集和电子传输。在本研究中,应用界面修饰工程取代了传统的致密氧化物薄膜的沉积。利用碱金属盐溶液修饰透明导电电极(TCO)表面,优化透明电极与钙钛矿活性层之间的能级匹配,通过电子选择性接触有效提高电子收集和电子传输。扫描开尔文探针显微镜(SKPM)结果表明,ITO的表面能级经过修饰后改变了0.4e V。基于修饰的ITO/CH3NH3Pb I3/Spiro-OMe TAD/Au结构,电池的光电转换效率达到了15.1%(在AM 1.5G,光强100 m W*cm-2的标准条件下测试)。不仅如此,基于上述结构的未经封装的太阳电池可以暴露在空气中300小时(湿度~20%,温度~20℃)还能保持较好的稳定性。此项研究表明,TCO上不需要沉积一层致密的氧化物薄膜,钙钛矿太阳能电池仍具有良好的器件性能。更多还原