自聚集富勒烯界面层制备高效、低温和紫外光照稳定的钙钛矿电池

【作者】 谢江生； 杨铮睿； 徐凌波； 崔灿； 余学功； 雷鸣； 杨德仁；

【机构】 浙江大学材料与科学工程学院硅材料国家重点实验室； 浙江理工大学理学院； 浙江大学化学系；

【摘要】 有机无机卤化钙钛矿太阳能电池由于其优异的光电性能和低成本得到了世界范围的广泛研究。其光电转化效率已从最初的3.8%提高了到22.1%。然而,目前高效的电池大部分都基于多孔二氧化钛结构。二氧化钛有两大缺点,一是制备往往需要高温处理,而是其难以避免的存在光催化活性。高温处理过程并不适应柔性电池的制备,光催化活性则会导致钙钛矿电池的不稳定。因此,有必要探索其他可低温工艺制备的电子传输层应用于钙钛矿电池中。其中,富勒烯材料在制备N-I-P型钙钛矿电池中具有一系列优势,比如可低温制备,以及可以钝化钙钛矿层从而消除迟滞。本文将PCBM和PCBDAN两种富勒烯混合溶液旋涂在ITO上,发现PCBDAN由于其自聚集特性,可一步旋涂制备得到自分层的ITO/PCBDAN/PCBM薄膜,简化了操作流程。PCBDAN在ITO表面可以有效的降低其功函,以及促进载流子在界面处的分离。最终我们得到了18.1%且无迟滞的正向钙钛矿电池器件。更为重要的是,由于PCBM:PCBDAN富勒烯有机材料与无机二氧化钛不同,我们将基于PCBM:PCBDAN的正向电池放置在365 nm 190 mW cm^-2高强度紫外光下连续光照240h,发现其依然能维持最初85%的效率。本文为制备高光稳、低温高效的钙钛矿电池提供了一种新思路。更多还原