两步沉积法制备锡基钙钛矿及其全溶液工艺太阳能电池性能

两步沉积法中胺盐的传统溶剂异丙醇会对锡基钙钛矿产生严重破坏,因此探索其他溶剂制备锡基钙钛矿非常重要。利用4-甲基-2-戊醇取代异丙醇充当胺盐的溶剂,并在胺盐中添加苯乙基溴化胺(PEABr),通过两步沉积法制备了锡基钙钛矿薄膜及全溶液工艺太阳能电池。实验结果表明,相比于异丙醇,使用4-甲基-2-戊醇作为胺盐溶剂,可降低对锡基钙钛矿的破坏作用,促进锡基钙钛矿结晶成膜,原因可能是该溶剂分子的烷基部分可以增加对羟基的空间位阻。但未添加PEABr时,制备的FASnI₃薄膜存在许多针孔,器件光电转换效率(PCE)仅为0.24%;在添加摩尔占比为0.3 (n (PEABr)/n (FAI+PEABr)=0.3)的PEABr时,制备的锡基钙钛矿薄膜针孔减少,致密度提高,表面形貌得到改善。利用全溶液工艺制备的基于该薄膜的太阳能电池PCE达到4.15%。该研究有助于促进两步沉积法制备锡基钙钛矿薄膜及其光伏器件的进一步发展。     

表/界面双重修饰提高钙钛矿太阳能电池性能

采用二维/三维(2D/3D)钙钛矿结构已被证明是提高钙钛矿太阳能电池综合性能的有效策略,但该策略通常要求表面2D修饰层厚度极薄致使其不能连续覆盖3D钙钛矿层,而未覆盖/修饰的3D钙钛矿表/界面则可能因仍然存在大量缺陷而影响器件性能。基于此,研发了一种简单有效的环己甲胺氢碘酸盐(CMI)+苯乙基碘化铵(PEAI)表/界面双重修饰策略,即利用PEAI修饰由CMI构建的2D/3D钙钛矿结构来实现更为充分的缺陷钝化和界面修饰。结果表明,CMI+PEAI双重修饰钙钛矿薄膜的表面粗糙度和缺陷态密度明显低于未处理和单一CMI表界面修饰的钙钛矿薄膜,分别降至11.3 nm和2.29×1015 cm-3,且该双重修饰方法将钙钛矿薄膜的光生载流子寿命提高至45.1 ns,并有效促进了钙钛矿/空穴传输界面处的电荷提取,最终使太阳能电池的性能参数得到明显提升。CMI+PEAI双重修饰太阳能电池的平均能量转化效率为20.12%±0.35%,明显优于未处理器件(16.79%±0.57%)及单一CMI表/界面修饰器件(18.81%±0.34%),同时也展现出了最佳稳定性。该研究提供了一种更为充分、有效的钙钛矿表界面...