钙钛矿材料的光电转换物理过程研究
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- 论文作者：詹义强
- 年：2017
- 作者机构：复旦大学信息科学与工程学院;
- 论文关键词：钙钛矿太阳能电池 ; 光电过程 ; 超快光学研究
- 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：TB303
- 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：791k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
钙钛矿不仅有着高吸收系数、高载流子迁移率、较长的发光寿命还有着较长的扩散长度,已被运用到了太阳能电池、发光二极管、传感器以及激光等领域。目前钙钛矿太阳能电池的效率已经从2009年的3.8%上升到了22.1%。虽然钙钛矿在器件方面的研究已经取得了可喜的成果,但是和传统的半导体材料相比,有机无机钙钛矿材料本身的物理性质以及器件工作的机理一直没有得到全面的认识,这也限制了钙钛矿器件性能的进一步提高。本课题组通过对钙钛矿材料的光电转换物理过程的研究,力图更加深入地理解器件的工作机理,近来取得了一些初步的结果。(1)通过对MAPbBr_3单晶的单光子与双光子瞬态发光的研究,观察到单晶表面具有大量缺陷,对钙钛矿单晶发光寿命影响很大;随后通过离子交换的方法在钙钛矿单晶表面形成了MAPbI_3-MAPbBr_3和MAPbCl_3-MAPbBr_3两种异质结;最后在两种异质结的瞬态发光中观察到了截然相反的特性,MAPbI_3-MAPbBr_3的发光寿命降低,而MAPbCl_3-MAPbBr_3的发光寿命增加(如图一),该现象证明了MAPbCl_3-MAPbBr_3异质结可以有效钝化单晶表面减少缺陷影响,从而大幅增加发光寿命。该工作明确了单晶表面缺陷的存在,并指明了表面缺陷钝化的一种有效方法,为器件性能的提升提供了新途径。(2)针对观察到的MAPbBr_3单晶光致发光光强随着环境气压降低而降低的现象;通过钙钛矿单晶在不同气压下的亮暗态电流、XRD研究,并结合第一性原理计算分析了钙钛矿在接触空气后在能带结构、缺陷状态以及载流子特性等物理性质,提出了由水分子和氧分子吸附诱导产生的浅能级会增强发光、减小电导的解释。该工作成功解释了抽真空过程中钙钛矿的光电响应,阐述了气氛对钙钛矿影响的根本原因,对钙钛矿相关器件的表征和实际使用有着重要的指导意义。
引文
[1]Wenbin Li,Sijian Yuan,Yiqiang Zhan(*),and Baofu Ding(*),Tuning Magneto-photocurrent between Positive and Negative Polarities in Perovskite Solar Cells,J.Phys.Chem.C,DOI:10.1021/acs.jpcc.7b00571
[2]Haizhou Lu,Huotian Zhang,Sijian Yuan,Jiao Wang,Yiqiang Zhan(*),Lirong Zheng(*),An optical dynamic study of MAPb Br3 single crystals passivated with MAPb Cl3/I3-MAPbB r3 heterojunctions,Phys Chem Chem Phys.2017,19(6):4516-4521
[3]Li Ling,Sijian Yuan,Pengfei Wang,Huotian Zhang,Li Tu,Jiao Wang,Yiqiang Zhan(*),Lirong Zheng(*),Precisely Controlled Hydration Water for Performance Improvement of Organic–Inorganic Perovskite Solar Cells,Advanced Functional Materials,2016,26(28):5028-5034
[4]Ziyi Wang,Sijian Yuan,Dahai Li,Feng Jin,Rongjun Zhang(*),Yiqiang Zhan(*),Ming Lu,Songyou Wang,Yuxiang Zheng,Junpeng Guo,Zhiyong Fan,and Liangyao Chen,Influence of hydration water on CH3NH3PbI 3 perovskite films prepared through one-step procedure,OPTICS EXPRESS,2016,24(22):A1431
[2]Haizhou Lu,Huotian Zhang,Sijian Yuan,Jiao Wang,Yiqiang Zhan(*),Lirong Zheng(*),An optical dynamic study of MAPb Br3 single crystals passivated with MAPb Cl3/I3-MAPbB r3 heterojunctions,Phys Chem Chem Phys.2017,19(6):4516-4521
[3]Li Ling,Sijian Yuan,Pengfei Wang,Huotian Zhang,Li Tu,Jiao Wang,Yiqiang Zhan(*),Lirong Zheng(*),Precisely Controlled Hydration Water for Performance Improvement of Organic–Inorganic Perovskite Solar Cells,Advanced Functional Materials,2016,26(28):5028-5034
[4]Ziyi Wang,Sijian Yuan,Dahai Li,Feng Jin,Rongjun Zhang(*),Yiqiang Zhan(*),Ming Lu,Songyou Wang,Yuxiang Zheng,Junpeng Guo,Zhiyong Fan,and Liangyao Chen,Influence of hydration water on CH3NH3PbI 3 perovskite films prepared through one-step procedure,OPTICS EXPRESS,2016,24(22):A1431