论文部分内容阅读
CH3NH3PbI3钙钛矿材料在2009年第一次被报道用于染料敏化太阳电池的敏化材料,此后陆续被用于光电探测器、发光二极管、激光器、特别是钙钛矿太阳电池(Perovskite Solar Cell,PSC)等,因为其具有合适的直接带隙、低激子束缚能、长激子寿命和扩散长度、以及,最重要的,双极性载流子迁移率都很高。钙钛矿太阳电池的能量转化效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经从最初的3.8%很快提升至超过22%,因此CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池被视为新一代非常有希望的光伏器件,特别是考虑到它具有造价低、易组装、缺陷相容性好等优点。一般来讲,对于CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池,关键就在于制备高质量的大晶粒、少晶界的CH3NH3PbI3钙钛矿多晶薄膜。很多研究组都为此提出了改良方案,如溶剂工程、激光晶化退火、分步沉积、室温制备等。在所有制备方法中,一步旋涂法是最为常用的。因此,在这里我们提出了一种创新性的方法来对其进行改进从而制备高效的CH3NH3PbI3钙钛矿多晶薄膜--PbI2异质盖板法。在一步旋涂法基础之上(包括在旋涂过程中滴加反溶剂乙醚进行冲洗),创新之处在于退火时,我们将事先准备好的PbI2异质盖板面对面地覆盖于CH3NH3PbI3钙钛矿前驱薄膜上,并在退火～15 min之后将其移除。经过研究我们发现,由此得到的薄膜晶粒尺寸显著增大、晶粒取向(110取向)明显优化,并且载流子输运的效率也得到了显著提升,以此组装的电池的最优效率为17.6%明显优于传统方法得到的效率14.2%。而我们考察其可重复性同样非常好。因此,我们认为在这里提出的PbI2异质盖板法是一种全新的、而且有可行性的方法,而且通过相关分析我们认为这主要是由于残留的溶剂分子在退火过程中的挥发得到了有效抑制。我希望这一工作能对于进一步提升钙钛矿太阳电池的效率提供新的思路,同时有助于理解进一步薄膜退火中的热力学和动力学过程。