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基于甲胺铅碘(MAPbI3)的钙钛矿材料具有高的光吸收率、可以与Si材料相比拟的载流子扩散长度和载流子迁移率。由其做为光敏层所制备的钙钛矿太阳能电池兼具高效、廉价等优势,已成为光伏领域的研究重点。在过去的五年里,其效率(PCE)已经从3.8%迅速增长到21%。钙钛矿太阳能电池想要成为下一代光伏器件替代传统Si基器件,就必须解决以下两个问题:一是进一步提升钙钛矿太阳能电池性能,包括消除迟滞现象(电池效率会因扫描方式的不同而变化)、提升电池效率;二是改善钙钛矿材料的稳定性,提升器件寿命。 针对以上的问题,我们的工作主要集中在以下三个方面: 1,分析钙钛矿太阳能电池产生迟滞现象的原因。在此基础上,采用同时钝化钙钛矿薄膜中浅能级与深能级缺陷的方法,制备出了高效率、无迟滞现象的钙钛矿平面异质结光伏器件。需要强调的是:为了简化器件的制备工艺,我们创造性的引入金属复合电极,制备了效率超过12.9%的无电子传输层的太阳能电池,为目前这种无电子传输层的钙钛矿太阳能电池最高纪录;同时通过溶液共混的方法,向PCBM中掺入一定量的C60,获得了效率16.5%的无迟滞现象的钙钛矿太阳能电池。 2,研究表明:钙钛矿电池的效率与晶粒大小成正比。为了制备大晶粒的钙钛矿薄膜,我们通过溶剂退火方法在250nm厚的薄膜上,获得超过1um的晶粒。在此条件下,对比溶剂退火和普通热处理的钙钛矿薄膜的变温PL光谱,发现大晶粒的钙钛矿薄膜具有更高效率的原因是:能在相同的光照强度下能够减少过剩载流子的复合,从而相应的器件具有更高的效率。 3,分析钙钛矿薄膜在空气中的稳定性,发现了钙钛矿薄膜的PL峰强度会随测量时间在空气中形成独特的振荡现象。为了解释这个现象,我们比较了不同制备方法获得的的样品,在空气和真空中的表现,发现了钙钛矿薄膜在空气中存在着特殊的相变过程。并由此制备了在空气中寿命超过200h的钙钛矿太阳能电池。