光照方向对开尔文探针力显微镜表征CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜表面电势的影响

【作者】 杜朋； 杨超； 杨旭东； 陈倩栎；

【机构】 上海交通大学密西根学院； 上海交通大学材料科学与工程学院,金属基复合材料国家重点实验室；

【摘要】 随着有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的发展,对于钙钛矿光吸收层和器件中的光生载流子行为的理解越来越重要。开尔文探针力显微镜（KPFM）作为表征钙钛矿薄膜和器件电势分布的有力工具,为解释光生载流子特性提供了独特见解。通过采用两种代表性照明方向（分别从顶部和底部）,我们研究其对表面电势的影响。在这里,我们采用KPFM测量了常规介孔结构（CH₃NH₃PbI₃/m-TiO₂/c-TiO₂/FTO）和平面反式结构（CH₃NH₃PbI₃/NiO/FTO）器件中的钙钛矿吸收层的表面电势。我们发现在TiO₂基结构中钙钛矿吸收层的表面电势高于NiO结构中的表面电势。两种结构中的电势差意味着光生电荷载流子被注入到TiO₂电子传输层和NiO空穴传输层中,导致钙钛矿吸收层中分别累积了的正电荷和负电荷。在我们的实验中,证明了照射方向对表面电势测量有影响。对于CH₃NH₃PbI₃/TiO₂介孔结构,来自底部的光照有助于更大的电势变化。对于CH₃NH₃PbI₃/NiO平面结构,表面电势变化对光响应不敏感,光照方向影响较小。这些结果告诉我们采用正确的照明方法,能够帮助我们从KPFM结果中找出潜在的载流子运动机理。更多还原