【摘 要】
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有机-无机杂化的金属卤化物钙钛矿具有优异光电性质和可低成本溶液法制备的优点,是研制新一代薄膜太阳电池的热门材料,目前其太阳电池认证效率已达到25.7%,极具商业化潜力。大量研究证明:在钙钛矿薄膜制备和器件运行过程中产生的大量缺陷,是影响太阳电池的光电性能和长期稳定性的关键因素。因此,如何减少缺陷的形成和迁移是构建高效稳定钙钛矿太阳电池的关键问题。本文设计合成了系列基于脒基吡啶的新型分子添加剂,系统
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有机-无机杂化的金属卤化物钙钛矿具有优异光电性质和可低成本溶液法制备的优点,是研制新一代薄膜太阳电池的热门材料,目前其太阳电池认证效率已达到25.7%,极具商业化潜力。大量研究证明:在钙钛矿薄膜制备和器件运行过程中产生的大量缺陷,是影响太阳电池的光电性能和长期稳定性的关键因素。因此,如何减少缺陷的形成和迁移是构建高效稳定钙钛矿太阳电池的关键问题。本文设计合成了系列基于脒基吡啶的新型分子添加剂,系统性研究了脒基吡啶添加剂分子与钙钛矿间的强相互作用如何原位抑制钙钛矿结晶过程中形成的缺陷,进一步揭示原位缺陷钝化对钙钛矿光电性质和稳定性的影响,实现了高稳定高效率的钙钛矿太阳电池,具体研究内容如下:1.设计制备了新型脒基吡啶添加剂4APX（X=I、Br、Cl）,构建了基于全脒基的2D-3D本体异质结电池,研究了脒基2D Dion-Jacboson钙钛矿对3D钙钛矿晶体表面的缺陷态密度的影响规律,实现了23.88%光电转换效率的FAPb I3钙钛矿太阳电池器件,同时获得22.25%光电转换效率的柔性太阳电池,为钙钛矿薄膜内的缺陷调控提供了新的思路。2.设计制备了新型脒基吡啶添加剂3APX（X=I、Br、Cl）,系统研究了吡啶环上N原子位置对分子-钙钛矿相互作用、分子在[Pb I6]4–骨架上的堆积方式和[Pb I6]4–层间距离的影响规律,发现3AP分子抑制了钙钛矿成膜时中间相的产生并延缓了结晶动力学,3AP-钙钛矿强相互作用锁住碘,在钙钛矿结晶过程中对碘空位实现原位抑制和Pb2+反位缺陷的有效钝化。钙钛矿太阳电池获得了24.8%的认证效率,并具有出色的环境稳定性、热稳定性和光照稳定性。这为高效稳定的钙钛矿太阳电池提供了一种有效的缺陷原位钝化策略。
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