【摘 要】
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柔性钙钛矿太阳能电池(F-PSCs)具有较高的光电转换效率和机械稳定性,在未来的可穿戴电源中显示出巨大的应用潜力。应变工程因金属卤化物钙钛矿材料依赖于结构的特性而成为调控其光电性质的有效途径。基于以上情况,本论文以三维钙钛矿为主体研究了不同弯曲方式及拉伸应力对其光电性质的影响。在研究过程中,我们发现柔性钙钛矿太阳能电池的机械稳定性受到机械弯曲方式的影响。与凸的弯曲方式相比,凹弯曲方式下的柔性钙钛矿
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目“有机/无机杂化钙钛矿光伏、发光、磁光效应综合研究”(61634001); 国家自然科学基金面上项目“探究自旋轨道耦合作用:从3D到2D钙钛矿太阳能电池“(61974010); 国家自然科学基金青年项目”柔性钙钛矿光电器件中的关键科学问题研究:应力对钙钛矿体内光电过程的影响“(61904011);
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柔性钙钛矿太阳能电池(F-PSCs)具有较高的光电转换效率和机械稳定性,在未来的可穿戴电源中显示出巨大的应用潜力。应变工程因金属卤化物钙钛矿材料依赖于结构的特性而成为调控其光电性质的有效途径。基于以上情况,本论文以三维钙钛矿为主体研究了不同弯曲方式及拉伸应力对其光电性质的影响。在研究过程中,我们发现柔性钙钛矿太阳能电池的机械稳定性受到机械弯曲方式的影响。与凸的弯曲方式相比,凹弯曲方式下的柔性钙钛矿太阳能电池具有更好的机械稳定性。基于J-V特性测试和交流阻抗谱的进一步研究表明,凸的弯曲方式循环后光伏性能下降,主要原因是器件的串联电阻有较大的增加,钙钛矿薄膜的电导率降低是导致串联电阻增加的原因。该发现可能会引起表征柔性钙钛矿太阳能电池机械稳定性标准的关注。同时我们发现通过简单的拉伸钙钛矿薄膜,可以减小带隙,同时延长载流子寿命,达到调控三维及二维钙钛矿薄膜光电性质的目的。较窄的禁带宽度和较长的载流子寿命有利于提高光伏性能,而机械拉伸是实现可拉伸钙钛矿光伏器件性能优化的一种简单有效的方法。通过拉曼光谱表明,拉伸应力缩短了Pb-I键长,通过轨道耦合增加了价带最大值,导致禁带宽度变窄。因此,随着陷阱能级越来越接近价带最大值,附近的陷阱态转变为可辐射的,从而延长了载流子寿命。这项工作为通过机械应力控制金属卤化物钙钛矿材料的光电性能带来了机遇。本论文图29幅,表3个,参考文献130篇。
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