【摘 要】
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在十几年间钙钛矿太阳能电池（PSCs）的发展速度已经达到了令人惊叹的地步。其单结的功率转换率（PCE）已经从2009年的3.8%不断提升至如今的25.7%。目前,钙钛矿太阳能电池主要有正型器件结构和反型器件结构。正型器件的制备工艺复杂、制备时间长并且应用于叠层电池时容易出现寄生吸收从而影响器件性能;而反型器件具有低温制备、工艺简单、可大面积制备并且能够与其他电池结合制备出性能优异的叠层太阳能电池。
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在十几年间钙钛矿太阳能电池（PSCs）的发展速度已经达到了令人惊叹的地步。其单结的功率转换率（PCE）已经从2009年的3.8%不断提升至如今的25.7%。目前,钙钛矿太阳能电池主要有正型器件结构和反型器件结构。正型器件的制备工艺复杂、制备时间长并且应用于叠层电池时容易出现寄生吸收从而影响器件性能;而反型器件具有低温制备、工艺简单、可大面积制备并且能够与其他电池结合制备出性能优异的叠层太阳能电池。而宽带隙钙钛矿作为叠层太阳能电池中优秀的顶部吸收材料,可以高效应用于叠层电池中,因此获得了较多的关注。在本文的工作中,通过将类卤素添加剂掺杂到带隙为1.68e V的宽带隙钙钛矿前驱体溶液来提高器件的性能及稳定性,为发展叠层电池打下了坚实的基础。1.通过晶格调控制备高效稳定宽带隙钙钛矿太阳能电池。我们设计实验在钙钛矿前驱体溶液中掺入含F类卤素添加剂MABF4。在掺入MABF4后发现钙钛矿薄膜表面的晶粒尺寸增大、晶界减少。在XRD测试中钙钛矿的（001）峰面发生蓝移,因为BF4-与I-具有相似的离子半径和化学性质,认为BF4-可以部分取代I-,BF4-与Pb2+出现弱杂交。这导致价键减弱从而出现晶格膨胀。其次,在掺入MABF4后解决了薄膜表面的应力拉伸等问题。而且器件效率也得到大幅提升,从17.75%提升至20.38%,已接近宽带隙钙钛矿器件的世界效率（获得的最高填充因子为83.17%）。最后,钙钛矿的稳定性也得到了增强。在连续光照条件下,钙钛矿薄膜的PL峰位没有发生移动,有效抑制了钙钛矿中卤素分解。制备了器件性能和稳定性明显增强的器件。2.通过晶界钝化制备高效稳定宽带隙钙钛矿太阳能电池。我们将适量的甲胺硫氰酸盐（MASCN）添加到钙钛矿前驱体溶液中通过晶界钝化来改善薄膜的结晶质量。宽带隙钙钛矿薄膜在结晶过程中会出现大面积磨面,极大影响了钙钛矿薄膜的质量。在掺入MASCN后,通过晶界钝化的方式使钙钛矿结晶过程减慢,增强钙钛矿薄膜的结晶质量,减少薄膜的缺陷。除此之外,在引入MASCN后掺杂钙钛矿薄膜与对照薄膜相比获得了更强的疏水能力,有效提升薄膜抵御水氧的能力,从而增强钙钛矿器件的稳定性。在经过添加剂MASCN作用后,制备了光电转化效率为19.89%的钙钛矿器件,并经过空气稳定性及热稳定性测试证实器件的稳定性有了很大提升,并且经过空气稳定性测试发现掺杂器件25天后效率仍维持在初始值的90%以上。
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