【摘 要】
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自2009年以来,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的功率转换效率（PCE）已经从最初的3.8%增加到25.8%,被公认为下一代性价比较高的光伏技术。但有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的稳定性缺陷一直是阻碍其商业化的关键因素,而使用无机离子替换有机离子可以有效避免环境因素对钙钛矿材料稳定性的影响。在众多的无机钙钛矿太阳电池中,全无机碳基CsPbIBr2钙钛矿太阳电池因其低成本、平衡的带隙和良好的稳定性而受到
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自2009年以来,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的功率转换效率（PCE）已经从最初的3.8%增加到25.8%,被公认为下一代性价比较高的光伏技术。但有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的稳定性缺陷一直是阻碍其商业化的关键因素,而使用无机离子替换有机离子可以有效避免环境因素对钙钛矿材料稳定性的影响。在众多的无机钙钛矿太阳电池中,全无机碳基CsPbIBr2钙钛矿太阳电池因其低成本、平衡的带隙和良好的稳定性而受到越来越多的关注。虽然最近几年研究者通过界面修饰等策略已经将全无机碳基CsPbIBr2钙钛矿太阳电池的PCE提升到了10.82%,但其JSC相较于理论计算值14.15 m A/cm~2还有很大的提升空间。对于全无机碳基CsPbIBr2钙钛矿太阳电池而言,光学反射损失是导致JSC不高的最主要原因。本文专注于平面玻璃一侧不可避免的光学反射损失,分别从软件仿真和实物制备两个方面对全无机碳基CsPbIBr2钙钛矿太阳电池表面的光学反射损失和减反微结构进行研究,从而提高了器件的的JSC和PCE。1)针对全无机碳基CsPbIBr2钙钛矿太阳电池的吸光波段,使用FDTD-Solutions仿真软件研究了栅形、柱状、孔状和蛾眼减反结构在对应波段内的反射率。结果表明,蛾眼减反结构具有最优的减反性能,优化后其平均反射率可从平面玻璃的6.624%降低到2.364%。2)使用Silvaco TCAD仿真软件对有/无蛾眼减反结构的全无机碳基CsPbIBr2钙钛矿太阳电池进行仿真,在器件光入射一侧添加蛾眼减反结构薄膜后,可有效增加CsPbIBr2钙钛矿层可捕获的光子数目,提高器件的功率转换效率。结果表明蛾眼减反结构可将器件的JSC从11.14 m A/cm~2提高到11.73 m A/cm~2,增幅为5.395%。3)采用紫外纳米压印技术在全无机碳基CsPbIBr2钙钛矿太阳电池表面成功制备了蛾眼减反结构薄膜,将空气/平面玻璃界面在300-600 nm波段内的平均反射率降低了4.1%。同时,将器件的JSC从10.88 m A/cm~2提高到11.55 m A/cm~2,PCE从9.07%提高到9.79%,二者分别增加了6.21%和7.71%。此外,将器件玻璃一侧的接触角从29.42°提高到115.41°,增加了器件整体的疏水性能。
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