原位反溶剂处理提升窄带隙钙钛矿电池性能和稳定性

来源 :第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huzhouweno
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  铅锡混合钙钛矿材料作为全钙钛矿叠层太阳能电池中的窄带隙吸收材料,对提升叠层太阳能电池的能量转换效率具有至关重要的影响.然而,由于铅锡混合钙钛矿材料中二价亚锡离子容易被氧化,会在钙钛矿薄膜中引入更多的缺陷,导致载流子复合现象严重并影响窄带隙钙钛矿太阳能的效率.同时,这种容易被氧化的特点也会降低铅锡混合钙钛矿材料的稳定性.针对此问题,我们开发了一种新型二价亚锡无机化合物原位反溶剂处理方法,来调节铅锡混合钙钛矿材料的光电性能和稳定性.将氯化亚锡溶解到乙醚中并在反溶剂过程中滴加到钙钛矿薄膜的表面,二价亚锡化合物会包覆在钙钛矿晶粒的周围形成钙钛矿-二价亚锡的核壳结构,有效钝化钙钛矿晶界处的缺陷,提升载流子的寿命.同时,这种反溶剂原位处理方式主要作用在钙钛矿薄膜的表层,在钙钛矿薄膜的表面引入更多的形核点,改变钙钛矿薄膜表面的形貌和光电性质.我们通过紫外光电子能谱的表征发现表层钙钛矿薄膜的导带底相对未处理薄膜的导带底降低,减少了钙钛矿薄膜和电子传输层之间的能量偏差,有利于光生电子从钙钛矿薄膜提取到电子传输层.利用此二价亚锡反溶剂处理方式制备的铅锡混合钙钛矿太阳能电池获得19.03%的能量转换效率并且填充因子超过0.8.特别的,由于多余二价亚锡离子在晶界处的保护作用,钙钛矿器件的稳定性得到显著提升.未使用该处理方式的器件在连续光照下寿命仅为30小时,而使用该处理方式制备钙钛矿电池在相同条件下的寿命达到了560小时,稳定性提升了18.5倍.
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