多维度复合产物延缓钙钛矿结晶并钝化缺陷以提高太阳电池的光伏性能

【作者】 贺礼； 吕征； 段辉； 孙晓煦； 迟少华； 孙岩森； 庞振宇； 王奉友； 范琳； 杨丽丽；

【机构】 功能材料物理与化学教育部重点实验室吉林师范大学；

【摘要】 具有良好表面形貌和较大尺寸晶粒的有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿薄膜是实现高性能光伏器件的理想材料。然而,混合前驱体溶液结晶过程中卤化铅与阳离子之间的快速反应导致了小尺寸晶粒的产生;同时,缺陷位点也不可避免地存在于在晶界和钙钛矿薄膜表面。寻找一种有效的手段来延缓结晶过程并在最大程度上降低缺陷态密度,这对于进一步提高器件的光伏性能是十分必要的。因此,本研究在钙钛矿前驱体溶液中引入0D/2D的g-C₃N₄/CQDs复合骨架结构,这种骨架结构可以为钙钛矿晶粒的生长提供足够大的空间区域,并可以覆盖在钙钛矿表面从而抑制光生载流子在其表面的复合,同时也通过减少晶界处的复合中心降低缺陷态密度;钙钛矿阳离子上的氢原子可以与g-C₃N₄相互作用,形成中间产物以达到延缓钙钛矿结晶的效果;复合产物所形成的微观异质结区域,实现载流子的高效传输。基于添加剂的平面钙钛矿太阳电池光电转换效率可达20.49%（无添加剂的钙钛矿太阳电池的光电转换效率仅为17.08%）,其稳定性也得到了明显的提升。本研究介绍了一种通过控制结晶和降低缺陷态密度优化钙钛矿薄膜的简单方法,也为今后新型添加剂的设计提供了一个有效的策略,同时为实现太阳电池更高的光电转换效率奠定了实验基础。更多还原