【摘 要】
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钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为一种新型的光电转化器件,由于其简单的工艺、较低的制备成本和高效的太阳光利用效率得到了科学研究者的广泛关注。在钙钛矿太阳能电池中,吸光层钙钛矿具有易于制备、激子束缚能低、激子寿命长等特点,使得钙钛矿太阳能电池表现出巨大的应用潜力。但是在钙钛矿薄膜生长过程中不可避免地存在晶体缺陷,而这些缺陷将影响钙钛矿太阳能电池稳定性和光电转化效率。本论文使用一步旋涂法制备Cs掺杂的三
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钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为一种新型的光电转化器件,由于其简单的工艺、较低的制备成本和高效的太阳光利用效率得到了科学研究者的广泛关注。在钙钛矿太阳能电池中,吸光层钙钛矿具有易于制备、激子束缚能低、激子寿命长等特点,使得钙钛矿太阳能电池表现出巨大的应用潜力。但是在钙钛矿薄膜生长过程中不可避免地存在晶体缺陷,而这些缺陷将影响钙钛矿太阳能电池稳定性和光电转化效率。本论文使用一步旋涂法制备Cs掺杂的三元阳离子钙钛矿阳太阳能电池,尝试不同的螯合物引入方式钝化钙钛矿缺陷,通过界面修饰提高了器件的光电转化效率,为钙钛矿缺陷钝化选材和应用提供了理论和技术支持。首先在制备阶段研究不同工艺参数对钙钛矿薄膜的影响,通过改变Cs含量、退火温度、退火时间,对钙钛矿膜层物相结构、禁带宽度进行研究分析。研究发现Cs离子可有效调控钙钛矿膜层带隙,适当的Cs离子掺杂可以有效降低钙钛矿禁带宽度;低温下退火钙钛矿膜层覆盖率低、晶粒尺寸小,高温退火钙钛矿晶体分解严重、吸光度降低。对钙钛矿膜层进行电池组装并测试其光电转换效率,获得了电池的最佳制备工艺和参数。为了提升钙钛矿太阳能电池的光电转化效率,将螯合物EDTA-2Na通过旋涂的方式沉积在电子传输层表面,引入钙钛矿太阳能电池,有效钝化了电子传输层与钙钛矿界面。钝化后的钙钛矿膜层吸收边发生红移、禁带宽度减小、荧光淬灭减弱且荧光寿命增大。结果表明EDTA-2Na通过螯合效应有效地钝化了界面缺陷,减少了非辐射复合中心,优化了电子传输层/钙钛矿层的界面状态。将改性后的膜层组装电池,对其进行光电性能测试,发现器件的光电转换性能提升至13.45%,并且电池稳定性提高。在大气环境中无任何封装保护下,结构为FTO/c-TiO2/m-TiO2/EDTA-2Na/Cs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.85Br0.15)3的太阳能电池可以稳定工作100 h。通过器件开压和光强的拟合线分析得,钝化后的钙钛矿膜层理想因子更低,说明EDTA-2Na的存在有效地降低了缺陷密度,提高了电池性能及其环境稳定性。
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