添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

为了钝化甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿薄膜表面的缺陷,在PbI2前驱液中引入氨基锂(LiNH_2)作为添加剂制备钙钛矿电池器件,对其电学性能、表面形貌、结晶性、紫外可见光谱和荧光光谱进行测试分析,考察不同质量分数LiNH_2对钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明:LiNH_2含有孤对电子,能够钝化钙钛矿缺陷,有利于光生激子的解离,提高器件的光电效率及稳定性;当LiNH_2质量分数为2%时获得了最优的器件性能,与无添加剂的器件相比,钙钛矿电池器件的开路电压(Voc)从0.96 V提升至1.00 V,短路电流(Jsc)从18.47 mA/cm~2增加至20.24 mA/cm2,填充因子(FF)从0.53提高到0.63,光电转换效率(PCE)由9.4%提升至12.6%,器件没有回滞现象。     

通过氢键调节钙钛矿结晶制备高性能的太阳能电池

为了调节钙钛矿薄膜的结晶动力学,降低其缺陷浓度,六氟磷酸甲胺(MAPF₆)作为添加剂被引入钙钛矿前驱体溶液。傅里叶变换红外(FT-IR)和稳态发光(PL)光谱表明MAPF₆和钙钛矿之间存在氢键作用。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和空间电荷限制电流(SCLC)等表征发现,引入MAPF₆之后,钙钛矿薄膜的晶粒尺寸变大,结晶度提高,缺陷浓度降低。最终,加入添加剂的器件效率得到提升,从20.77%(参比器件)提升至22.45%。     

烷基铵盐对甲胺基钙钛矿薄膜质量调控及性能研究

为了实现钙钛矿薄膜的规模化制备,以烷基铵盐（MACl）为添加剂,通过控制钙钛矿薄膜的结晶速率,获得了致密性良好且缺陷态密度较低的钙钛矿材料;通过SEM、XRD、UV-Vis和J-V系统表征了钙钛矿材料的微观结构及光电性能,探究了钙钛矿薄膜质量及器件性能提高的相关机制。研究结果表明：当MACl的摩尔分数为20%时,钙钛矿薄膜的晶粒大小及形貌达到最优值,光生载流子寿命提高了3倍以上,器件的最高光电转换率由原来的4.21%显著提升至14.17%。     

一种离子液体添加剂在可印刷介观钙钛矿太阳能电池中的阴阳离子协同策略

为了提升可印刷介观钙钛矿太阳能电池(MPSCs)的器件性能及长期稳定性,提出了一种阴阳离子协同策略,即将离子液体添加剂1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EMIMAC)引入钙钛矿活性层中并用于制备高效稳定的MPSCs。实验结果表明,咪唑离子(EMIM⁺)通过配位效应实现了离子态缺陷钝化(如Pb²⁺和Pb I₃^-),促进了钙钛矿结晶。另一方面,醋酸根离子(AC^-)与Ti O₂的配位同时钝化了Ti O₂表面上的氧空位缺陷,从而改善了Ti O₂/钙钛矿界面的界面接触。因此,EMIMAC中EMIM⁺离子和AC^-离子的协同效应实现了更好的钙钛矿结晶度、更有效的电荷传输和更低的非辐射复合。最终,MPSCs的能量转换效率(PCE)从13.83%提高到15.48%,且滞后可忽略不计。此外,未封装的MPSCs暴露于空气中(RH=50±5%)60d后仍保持初始PCE的90%,表现出优异的长期稳定...     

面向平板结构钙钛矿太阳能电池的金属氧化物综述

作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层，金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响. 系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求，并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属氧化物电子传输层及空穴传输层材料特性及代表性工作进行总结. 针对大多数金属氧化物迁移率低、表面缺陷多及能级匹配差的问题，分析元素掺杂、表面改性、复合薄膜设计等手段解决的相关进展. 总结目前金属氧化物薄膜沉积技术现状及优缺点，探讨今后薄膜沉积技术发展、改进方向. 对低温沉积金属氧化物薄膜在柔性器件方面的应用进行展望.     

1,4-二碘苯对碘铅甲胺钙钛矿层的改性

通过向钙钛矿前驱液中加入1,4-二碘苯钝化碘铅甲胺(MAPbI₃)钙钛矿层缺陷,降低钙钛矿层的缺陷密度。利用XRD、SEM对钙钛矿薄膜的晶相组成和微观形貌进行表征,以荧光光谱及空间限制电荷电流分析对MAPbI₃缺陷密度进行分析。结果表明,前驱液中引入1,4-二碘苯后缺陷密度明显降低。电化学阻抗及J-V曲线测试结果表明,相较于未引入1,4-二碘苯改性的钙钛矿太阳能电池,当钙钛矿层中1,4-二碘苯的摩尔分数为2.1%时,电池的开路电压由0.83 V提升至0.95 V,填充因子由52.5%提升至62.3%,光电转化效率由6.79%提升至8.47%,并且经过多次重复实验后性能保持稳定。     

HC(NH_2)_2PbI_3钙钛矿薄膜单源真空热蒸发制备及性能表征

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散谱仪、分光光度计、荧光光谱仪和霍尔系数测试仪等,对单源真空热蒸发法直接制备的钙钛矿太阳电池吸收层HC(NH_2)_2PbI_3薄膜的晶化和微观结构以及表面形貌、化学元素计量比、光学和电学性能进行表征分析.结果表明,单源真空热蒸发法制备的HC(NH_2)_2PbI_3薄膜表面均匀、致密且平整,薄膜结晶度高,具有典型的钙钛矿晶体结构,薄膜的化学成分符合HC(NH_2)_2PbI_3薄膜的理想化学计量比,其禁带宽度为1.5 e V,满足钙钛矿太阳电池用薄膜的光学性能,将直接有利于钙钛矿太阳电池效率的提高.     

异质形核构筑的高效钙钛矿发光二极管

钙钛矿薄膜的制备方法对发光层的性质及发光二极管(LED)的性能有较大影响。将无机钙钛矿CsPbBr3量子点引入到反溶剂中作为形核位点诱导CH3NH3PbI3薄膜异质形核,然后将该薄膜应用于制备发光二极管。结果表明:应用这种异质形核方法不仅能有效降低CH3NH3PbI3薄膜中晶粒尺寸,提高薄膜质量,限制载流子扩散,且量子点表面多余的配体基团可以对CH3NH3PbI3薄膜中表面及晶界的缺陷产生钝化作用,减小非辐射复合,从而增强载流子寿命和提高辐射复合效率;应用该CH3NH3PbI3薄膜作为发光层制备的LED器件,在低电压下具有较低漏电流,最大外量子效率达到0.17%,相比于基础器件提高了3倍。研究结果将为高质量钙钛矿薄膜及发光器件的制备提供有效途径。     

基于反萃空转的高效无机钙钛矿太阳电池

铯铅碘二溴(CsPbI₂Br)钙钛矿具备合适的容忍因子与良好的热稳定性,是无机钙钛矿太阳电池的理想材料,而其转化效率低、工艺重复性差的缺陷,阻碍了CsPbI₂Br太阳电池性能的进一步提高．研究CsPbI₂Br无机钙钛矿太阳电池的制备工艺发现,成膜环境对CsPbI₂Br薄膜的均匀性、光学性质及器件性能重复性具有较大影响．提出采用反萃空转辅助生长工艺提升CsPbI₂Br薄膜的晶粒尺寸,提高结晶度,降低缺陷态密度,并获得14. 1%的CsPbI₂Br太阳电池光电转换效率．反萃空转辅助生长工艺降低了周围环境氛围对薄膜质量的影响,提高了器件制备的可重复性．     

氯化甲胺对甲胺铅溴钙钛矿单晶的钝化

为了减少甲胺铅溴(MAPbBr₃)钙钛矿单晶的表面缺陷以提高其光电性能,采用氯化甲胺(MACl)的异丙醇溶液对机械打磨后的MAPbBr₃单晶进行钝化。通过扫描电子显微镜(SEM)、光致发光谱(PL)、时间分辨光致发光衰减谱(TRPL)、X射线衍射图谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对MACl钝化后的MAPbBr₃单晶的结构与形貌进行表征和分析;采用钝化后的单晶制备光电探测器,考察MACl钝化对MAPbBr₃单晶的光电性能的影响。结果表明：经MACl钝化,机械打磨后的MAPbBr₃单晶表面重新结晶,载流子寿命增大约4.5倍,在形貌优化的同时有效减少了单晶的表面缺陷。氯离子的引入改变了单晶表面的晶格间距与能带结构,增大了单晶与电极之间的势垒,可使暗电流减少2个数量级,光暗电流比提高1个数量级,探测率提高近5倍。MACl钝化法简易高效,成本低廉,为MAPbBr₃钙钛矿单晶高性能光电探测器的开发应用提供了可行性方案。     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的制备及其湿敏性质的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)的方法,在SiO2/Si衬底成功制备了钙钛矿结构的La0.5Sr0.5CoO3薄膜.对制备的薄膜生长的薄膜进行了XRD测量分析,并且对薄膜的表面形貌进行了测量分析.着重对薄膜的电阻进行了测量,发现环境气氛对电阻的影响,进而对薄膜湿敏电阻进行了测量.     

双溶液法制备钙钛矿薄膜及其太阳能电池性能

在高湿度空气环境中,通过不同质量浓度的碘甲胺溶液与PbI_2薄膜反应制备钙钛矿薄膜与电池器件,研究碘甲胺质量浓度对薄膜形貌和太阳能电池性能的影响机理,发现高浓度碘甲胺溶液有利于纳米晶粒的致密薄膜生成,而低浓度碘甲胺溶液则形成带孔的微米晶粒薄膜,均不利于制备高性能钙钛矿电池.为克服单一溶液反应存在的问题,在改进的双溶液旋涂法中,利用8 mg/m L低浓度的碘甲胺溶液与PbI_2薄膜反应10 s,再分别用15和30 mg/m L碘甲胺溶液对薄膜后处理,获得了晶粒粒径大,且致密的钙钛矿薄膜,碘化铅残留很少.相应的,在空气中制备的钙钛矿太阳能电池展示了更好的光电转化性能.     

退火温度对BZT薄膜微结构的影响研究

采用Sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BZT)薄膜.X射线衍射分析表明,该BZT薄膜为钙钛矿结构而无其他物相存在.光学显微镜分析结果表明,退火温度为900℃时,BZT薄膜表面光滑平整,无裂纹产生.     

氨甲环酸对于CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池性能优化

研究不同摩尔分数氨甲环酸的CsPbI₂Br钙钛矿前驱液旋涂退火制得的钙钛矿吸光层薄膜对钙钛矿电池器件性能影响。在实验中检测出当前驱液中氨甲环酸摩尔分数达到0.5%时,钙钛矿吸光层薄膜的微观形貌,薄膜结晶性及光生载流子迁移率均得到明显改善,CsPbI₂Br基钙钛矿电池器件光电转化效率为12.14%达到最佳。因此,CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池中加入适量的氨甲环酸是一种优化吸光层薄膜,提高钙钛矿太阳能电池性能的可靠途经。     

TiO_2薄膜表面粗糙度对光学特性的影响

薄膜表面粗糙度是影响薄膜光学性能的一个重要指标,采用Taylor Hobson表面轮廓仪对离子束辅助电子束热蒸发沉积的二氧化钛(TiO2)薄膜表面粗糙度进行了研究.采用椭偏仪通过选择不同的结构模型研究了不同基底粗糙度上沉积的TiO2薄膜的折射率和消光系数.研究结果表明:0.3 nm/s的沉积速率获得的TiO2薄膜表面粗糙度较小;在基底粗糙度较小时,TiO2薄膜具有一定的平滑作用.通过减小基底的粗糙度和考虑混合模型,TiO2薄膜特性有一定的提升,随着薄膜表面粗糙度的增加其折射率趋于2.08,消光系数趋于0.04.     

碳对电极CsPbBr3 钙钛矿太阳能电池的 制备及其光、热稳定性研究

采用两步溶液法制备了无机钙钛矿Cs Pb Br3薄膜,通过增加Pb Br2薄膜在Cs Br甲醇溶液中的反应时间来增加钙钛矿薄膜的厚度并改善薄膜的结晶性,从而提高了无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。当反应时间从30 min提升至90 min时,电池的效率从1.43%上升至2.84%,这得益于光电流密度得到有效提高。所制备的钙钛矿太阳能电池表现出良好的热稳定性和光稳定性。在最大功率点条件下,全光谱太阳光(AM 1.5,100 m W/cm2)持续照射1 h后,其工作性能保持稳定。在100?C条件下持续加热476 h,电池的效率仍保持在初始效率之上。     

(C8H17NH3)2PbI4薄膜的制备和发光特性研究

;采用旋涂法制备了具有层状钙钛矿结构的有机/无机杂合物(C8H17NH3)2PbI4薄膜,X射线衍射结果表明该材料具有规则的层状结构.采用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌.利用紫外--可见吸收光谱和荧光光谱进行研究,室温下薄膜显示了强烈、尖锐的激子吸收峰,且在可见光范围内显示了强烈的光致发光.     

电泳沉积制备TiO2纳米片作为钙钛矿太阳电池缓冲层

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池自诞生以来,经过十几年的探索与发展,其认证效率由最初的3.8％发展为25.2％.界面问题一直是提升器件光电转换效率的关键.利用电泳沉积法制备TiO2薄膜,以TiO2纳米片为缓冲层制备钙钛矿太阳电池,研究TiO2缓冲层对钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率及载流子运输的影响.结果表明,相对于未加入缓冲层的PSCs,电池的光电转换效率由10.78％提升至12.71％.TiO2缓冲层的加入有效地改善了界面接触问题,降低了电荷转移时的电阻,促进了载流子的运输,明显提高了钙钛矿太阳电池的光伏性能.     

钙钛矿太阳能电池二氧化锡电子传输层的优化

电子传输层是钙钛矿太阳能电池的关键材料,其中,二氧化锡(SnO_2)被认为是一种理想的电子传输材料.目前采用的溶胶-凝胶法低温制备的SnO_2电子传输层结晶性差,电子传输性能低.通过以水作为SnO_2溶胶-凝胶前驱液添加剂提高所制备的SnO_2结晶性,最终可提高太阳能电池效率.采用溶胶-凝胶法制备了SnO_2电子传输层,优化了其制备条件.研究发现,以适量的水作为SnO_2溶胶-凝胶的溶剂添加剂,在80℃下配制SnO_2溶胶-凝胶旋涂液并陈化24 h,有利于锡源SnCl2水解,促进SnO_2生成和结晶性提高.最后,利用旋涂退火制备了SnO_2电子传输层薄膜.随着水添加量增加,所制备的SnO_2的结晶性和电子传输性能逐渐提高.当水添加量为150μL时,可获得平整致密的SnO_2薄膜,所制SnO_2的结晶性和电子传输性能都有所提高,短路电流密度达到22. 77 m A/cm~2,开路电压达到1. 037 V,填充因子为0. 492,光电转换效率达到11. 617%.水添加量增至300μL时,会导致制备的SnO_2薄膜缺陷增多,效率降低.     

(NH4)2S修饰SnO2/钙钛矿界面对钙钛矿太阳能电池性能的影响

为了降低电子传输层(Electron transport layer, ETL)与钙钛矿层之间的界面缺陷态密度,通过旋涂法在氧化铟锡(Indium tin oxide, ITO)透明导电玻璃上制备一层SnO₂电子传输层,并在其上表面旋涂(NH₄)₂S以修饰SnO₂和钙钛矿光吸收层之间的界面。通过X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、电化学阻抗谱等表征手段分析(NH₄)₂S修饰对钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells, PSCs)光电性能的影响。结果表明：NH₄⁺降低了SnO₂的表面羟基(—OH)缺陷态密度,增强了界面的疏水性,减少了钙钛矿的形核位点,增大了钙钛矿晶粒;S^2-填补了SnO₂表面的氧空位(O_V),同时部分S^2-还与未配位Pb²⁺连接减少界面处Pb缺陷,...