非铅钙钛矿材料及其光伏性能研究

【作者】 肖立新； 吴存存； 钟昕锐； 魏世源； 丁雄杰； 孙伟海； 张巧慧； 曲波； 陈志坚；

【机构】 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室；

【摘要】 近年来,有机/无机杂化钙钛矿材料因其具有成本低廉、合成简单和优越的光电性能等特点使其在光伏器件的应用中受到了科研工作者的广泛关注。目前,基于钙钛矿材料的光伏电池的最高效率已经突破22%,标志着钙钛矿材料有望成为下一代低成本、高效率薄膜太阳能电池的主流材料之一[1]。虽然钙钛矿电池的效率已经达到多晶硅的水平,其大面积（>1cm²）效率也已经超过20%,稳定性的问题通过界面修饰及离子替换也已经取得突破,双85条件下的户外测试也已经通过。接下来的问题就是材料含铅问题。对于非铅钙钛矿电池,目前研究比较多的是将原来的铅用锡替换,但是Sn²⁺不稳定,造成电池的稳定性不够。计算结果表明将ABX₃型钙钛矿中的二价金属用一价和三价替换,从而衍生出A₂M⁺M³⁺X₆双钙钛矿。这类双钙钛矿可实现吸收光谱可调,同时稳定性和现有的钙钛矿相比有很大的提升,同时具有低毒性,因此可以考虑将其用于制备太阳能电池。近期,Adam等人合成了Cs₂AgBiBr₆双钙钛矿材料粉末状态是一种禁带宽度为1.95eV的间接带隙材料,[2]但是至今尚无用该材料做吸收层的太阳能电池报道。在本工作中,首次采用Cs₂AgBiBr₆双钙钛矿作为活性层制备太阳能电池,器件的效率可以达到1.3%,这是首次将双钙钛矿型吸收层用于太阳能电池,相关器件结构的进一步优化正在进行中。更多还原