【摘 要】
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有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池近几年发展迅猛,铅基钙钛矿太阳能电池的认证效率已经超过24%。而重金属铅潜在的对环境和人体健康的威胁,已经成为阻碍钙钛矿太阳能电池大规模产业化的重要因素之一。使用同族元素锡替代部分铅,制备含锡钙钛矿太阳能电池,可有效降低钙钛矿太阳能电池中的铅含量。此外,含锡钙钛矿材料因其较窄的带隙,可以将吸收光谱从可见光拓宽至近红外波段,有利于对太阳辐射的充分利用。基于此,本文以FA
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有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池近几年发展迅猛,铅基钙钛矿太阳能电池的认证效率已经超过24%。而重金属铅潜在的对环境和人体健康的威胁,已经成为阻碍钙钛矿太阳能电池大规模产业化的重要因素之一。使用同族元素锡替代部分铅,制备含锡钙钛矿太阳能电池,可有效降低钙钛矿太阳能电池中的铅含量。此外,含锡钙钛矿材料因其较窄的带隙,可以将吸收光谱从可见光拓宽至近红外波段,有利于对太阳辐射的充分利用。基于此,本文以FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3钙钛矿材料为研究对象,探究不同制备方法对其薄膜质量以及相应太阳能电池性能的影响。我们首先采用了两步法制备FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3钙钛矿薄膜。发现相较于简单一步法,两步法可以有效提高FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3钙钛矿薄膜的厚度,并有利于薄膜材料结晶性的提高。两步法制备的FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3钙钛矿太阳能电池的效率相较于一步法从8.94%提高至11.48%,电池的稳定性也有所提高。氯甲胺（MACl）的后处理方法可有效改善甲脒钙钛矿薄膜的形貌进而提高其太阳能电池的性能。目前关于此方法的研究仅限于FAPbI3钙钛矿。基于此,我们把MACl后处理方法应用到FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3薄膜的一步法制备中。发现MACl后处理方法能诱导晶体垂直基底取向,增大FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3薄膜的晶粒尺寸并减少晶界。当MACl浓度为5mg mL-1时,FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3薄膜的质量达到最佳。以该薄膜为活性层的钙钛矿太阳能电池效率从8.94%提高至14.03%,同时稳定性也有很大程度的提高。最后,我们将用于MACl中的卤素由Cl替换为Br和I,进一步探究了 MAX（X=Cl、Br、I）后处理方法对FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3钙钛矿薄膜形貌和电池性能的影响。我们发现MAX后处理均能诱导晶体垂直于基底取向,并有效增大FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3薄膜的晶体尺寸,减少载流子在晶界处的复合,有助于我们高质量的钙钛矿薄膜的制备。本文探究了不同制备方法对FA0.75Cs0.25Pb0.5Sn0.5I3钙钛矿薄膜的影响,拓展了锡铅掺杂钙钛矿薄膜的制备方法,这对于推动锡铅掺杂钙钛矿太阳能电池的发展具有重要的意义。
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