高性能TiO₂阻挡层的制备及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

【作者】 高潜潜； 杨松旺； 雷磊； 曹启鹏； 邵君； 刘岩；

【机构】 中国科学院上海硅酸盐研究所绿色光电转换技术研发项目部；

【摘要】 有机铅卤CH₃NH₃Pb X₃(X=I,Br,I_3-xC_lx,I_3-yB r_y)钙钛矿太阳能电池显示出了优异的光电转换性能,目前已获得20.1%的认证光电转换效率[1],应用前景广阔。钙钛矿太阳能电池厚度与光生载流子扩散长度较为接近[2-4],光生空穴传输至FTO导电基底的几率较大,易造成电池的局部漏电及短路。因此,为促进光生电子快速有效传输至FTO导电基底、防止电池短路,高性能的阻挡层至关重要。采用磁控溅射法制备了高度致密的TiO₂阻挡层,溅射产生的TiO₂亚晶粒逐层沉积在FTO导电基底中F掺杂SnO)2颗粒（F:SnO₂）上,并完全覆盖F:SnO₂颗粒,产生一种包覆效应。采用电化学分析手段进一步确认了该效应,结果表明:相对于溶胶-凝胶法制备的阻挡层,磁控溅射TiO₂阻挡层具有较低的阻抗及空间电容。因此光生电子可以快速传输至FTO导电基底,光生电子寿命相对被延长,电荷收集率较高。应用于FTO/TiO₂阻挡层/CH3NH3Pb I3/P3HT/Ag（P3HT:聚三己基噻吩）结构,基于磁控溅射TiO₂阻挡层的钙钛矿太阳能电池获得了10.23%的光电转换效率。更多还原