【摘 要】
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自有机-无机杂化钙钛矿首次被引入到光电领域以来,钙钛矿太阳能电池在光电转换效率和稳定性方面都取得了非凡的进展。迄今为止,大多数高效率的钙钛矿太阳能电池都是基于多晶钙钛矿薄膜,其不可避免的高密度的缺陷,包括晶界和界面缺陷,严重影响了器件的效率和稳定性。针对这一问题,本文开展了新型钝化剂方面的研究,主要工作如下。化学钝化是抑制钙钛矿太阳能电池中由表面缺陷主导的电荷复合的有效方法之一。在本论文中,我们发
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自有机-无机杂化钙钛矿首次被引入到光电领域以来,钙钛矿太阳能电池在光电转换效率和稳定性方面都取得了非凡的进展。迄今为止,大多数高效率的钙钛矿太阳能电池都是基于多晶钙钛矿薄膜,其不可避免的高密度的缺陷,包括晶界和界面缺陷,严重影响了器件的效率和稳定性。针对这一问题,本文开展了新型钝化剂方面的研究,主要工作如下。化学钝化是抑制钙钛矿太阳能电池中由表面缺陷主导的电荷复合的有效方法之一。在本论文中,我们发展了利用胸腺嘧啶作为钝化剂提高钙钛矿太阳能电池性能的方法。胸腺嘧啶作为脱氧核糖核酸中的常见的碱基之一,具有良好的生物相容性和低廉的成本。本文通过后处理旋涂的方法,在钙钛矿薄膜表面修饰一层胸腺嘧啶钝化层。红外光谱和密度泛函理论证实了胸腺嘧啶中的C=O官能团和钙钛矿薄膜表面的欠配位Pb2+之间存在强的配位相互作用,因此,胸腺嘧啶分子可自主地吸附在Pb2+位点。光致发光光谱和电化学阻抗谱结果表明,在钙钛矿界面处由缺陷引起的载流子的无效重组被抑制。胸腺嘧啶修饰后的钙钛矿太阳能电池表现出更有效的电荷收集,且填充因子和光电转换效率得到明显提高。此外,疏水的胸腺嘧啶还显著改善了太阳能电池的湿度稳定性。钝化后未封装的器件暴露在相对湿度为50±5%的空气1000小时后,仍可保持初始效率的68%。本文为优化钙钛矿太阳能电池的性能提供了一种有效且绿色无毒害的表面修饰方法,对开发钙钛矿太阳能电池的新型界面修饰剂具有一定的借鉴意义。
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