在甲脒钙钛矿太阳能电池中实现定量氯掺杂

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• 论文作者：慕成 ; 邹玉琴 ; 汪非凡 ; 徐东升
• 年：2017
• 作者机构：中国人民大学化学系;北京大学化学学院;
• 论文关键词：钙钛矿太阳能电池 ; 平面型太阳能电池 ; 定量掺杂 ; FAPbI3-xClx
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：893k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

钙钛矿太阳能电池在过去的几年时间里取得了极大的发展,受到研究人员和产业界人士的广泛关注,成为新型薄膜太阳能电池中的杰出代表。在有机铵碘化铅钙钛矿活性材料中引入氯元素可以提高钙钛矿光吸收层的结晶度及其对衬底的覆盖率,引入氯原子可以提高活性层的电荷迁移率,同时将载流子复合概率降低一个数量级。在合成过程中引入含氯前驱体有利于调节杂化钙钛矿反应进程,降低晶体缺陷,显著提高载流子扩散长度。然而在MAPbI_(3-x)Cl_x中,通过表面技术,如EDS或者XPS,很难在薄膜中检测到氯元素。这主要是因为在钙钛矿薄膜制备的退火过程中氯甲铵易于挥发,从而造成氯元素在基于甲铵的钙钛矿的含量难以控制。我们以PbI_2、FAI、FACl为反应的前驱体溶液,调整溶液中FACl/FAI的比例可以控制最终钙钛矿薄膜中氯元素的含量。在前驱体溶液中添加MACl来控制钙钛矿的结晶过程,获得了晶粒尺寸大,覆盖度高的薄膜。测试表明,氯元素可以在甲銤钙钛矿薄膜中连续调变。因为氯的掺入,增加了开路电压和填充因子,当短路电流牺牲不大时,可以提高电池的光电转换效率。当FACl/FAI的比例在1:4(即x=0.2)时,FAPbI_(3-x)Cl_x的电池效率超过了17%。本研究为钙钛矿定量掺杂氯元提供了一个的思路,对后续获得性能优异的太阳能电池具有一定的指导意义。

引文

[1]M.R.Leyden,M.V.Lee,S.R.Raga,Y.Qi,J.Mater.Chem.A 2015,3,16097.
    [2]C.Mu,J.Pan,S.Feng,Q.Li,D.Xu,Adv.Energy.Mater.2017,7.