钙钛矿太阳电池的载流子传输层修饰策略

【作者】 郝玉英； 闫彤； 任炜桦； 张晨曦； 李仕奇；

【机构】 太原理工大学；

【摘要】 自2009年钙钛矿太阳电池被首次报道以来,发展非常迅速,目前最高认证效率已达了25.8%,展现了广阔的应用前景。大量研究已经表明,载流子传输层是影响钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能和稳定性的关键因素之一。SnO₂电子传输层因其高的电子迁移率、低的光催化活性、高的光透过率等优点被广泛应用于正置PSCs中,但存在着分散液易聚集、薄膜表面缺陷多、界面残余应力大以及界面能级排列不够匹配等问题。为此本工作提出将硫酸链霉素掺杂于SnO₂中,改善了SnO₂前驱液的分散性,提高了SnO₂薄膜的光电性能,促进了钙钛矿薄膜的结晶生长,钝化了界面缺陷,改善了界面能级排列,缓解了界面应力,减少了界面非辐射复合,使修饰后的刚性PSCs的光电转化效率从20.61%提高到22.89%,使柔性PSCs的光电转化效率从19.74%提升到20.79%;在5 mm的弯折半径下循环4500次后仍能保持初始效率的80%以上。spiro-OMeTAD是一种最常用的空穴传输层,在高效率PSCs中得到了广泛应用,但用于CsPbI₃基电池中时,spiro-OMeTAD所必须的氧化过程与CsPbI₃差的湿度稳定是不相容的。P3HT因其高的稳定性、低的制备成本可以作为一种替代材料,但存在着空穴迁移率低、界面能级不匹配等问题。为此本工作提出在P3HT中掺杂一种向列型液晶分子5CB,提升了P3HT的空穴迁移率,钝化了钙钛矿界面缺陷,提高了钙钛矿与P3HT界面的能级匹配度,使CsPbI₃基PSCs的效率和稳定性大幅提高。更多还原