通过改善晶粒生长提高无机钙钛矿太阳能电池的性能

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钙钛矿材料因其特有的晶体结构具有高的消光系数,高的载流子迁移率,较长的载流子迁移距离等优点而得到了广泛的关注。但有机无机杂化钙钛矿却对光和热很敏感,遇光和热易发生分解。针对有机无机杂化钙钛矿电池的光敏性和热敏性,在光和热上具有优异稳定性的无机钙钛矿得到了青睐。但无机钙钛矿太阳能电池的效率偏低。本论文通过对无机钙钛矿进行掺杂改善成膜质量,对无机钙钛矿溶液进行适当的温度处理提高钙钛矿层的厚度来提高无机钙钛矿太阳能电池的效率,改善稳定性,开展了以下工作:第一部分在无机钙钛矿中掺入锰离子。研究表明,锰离子的掺入显著增大了晶粒,减少薄膜的缺陷。基于2%MnC12掺杂的CsPbBrI2无机钙钛矿太阳能电池的效率达13.47%,平均晶粒大小可达1200nm,显著减少了无机钙钛矿薄膜的缺陷,器件稳定性有了很大的改善,器件在低湿度条件下放置30天仍保持90%以上的效率,表现出优异的稳定性。第二部分通过用适宜温度对无机钙钛矿溶液进行加热,增加了无机钙钛矿薄膜厚度的同时又不会对其薄膜质量产生坏的影响。100℃加热无机钙钛矿溶液5min后,薄膜厚度由165nm增厚到195nm,电流有了很大的提高,得到的CsPbBrI2无机钙钛矿太阳能电池的效率达14.81%,器件在低湿度条件下放置30天仍保持90%以上的效率,表现出优异的稳定性。第三部分通过在无机钙钛矿中掺入氢碘酸延缓了钙钛矿的结晶速度,掺入多余的碘离子使晶格发生畸变。提高无机钙钛矿太阳能电池效率的同时,稳定性也有了很大的改善,电池效率达到15.03%。
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