钙钛矿薄膜分解过程及表面修饰研究

【作者】 赵赫； 王悦； 李祥高； 王世荣；

【机构】 天津大学化工学院；

【摘要】 钙钛矿太阳能电池由于具有高开路电压、大短路电流和高光电转换效率的特点,近年来受到了广泛关注。然而受钙钛矿电池活性材料及电池稳定性差的影响,尚无法实际应用。本文对钙钛矿晶体薄膜稳定性以及在高湿度环境中的分解过程进行了研究。将甲胺铅碘钙钛矿置于近100%相对湿度环境中加速老化,并以扫描电子显微镜追踪观察膜层形貌变化,可以发现钙钛矿膜层分解起始于粒径均一性较低的区域。该区域由于在钙钛矿薄膜二次生长过程中所发生的晶粒兼并,导致晶粒间隙扩大,使水分子极易侵入膜层内部,加速钙钛矿分解。此外研究还发现于钙钛矿晶粒表面分解生成的碘化铅壳层会进一步诱导其周边晶粒分解,形成大尺寸碘化铅颗粒。因此,本文通过于反溶剂氯苯中添加span 80,改善薄膜均一性与致密性。同时,span 80作为一种高疏水性材料吸附于钙钛矿表面,从而改善薄膜稳定性。优化得到以1.0 mg/mL span 80修饰钙钛矿活性层的器件效率可达15.19%。且于25℃,55±5%相对湿度环境下老化30天,器件效率仍可保持初始值90%。更多还原