摘要
有机无机/杂化钙钛矿太阳能电池作为最有前景的光伏技术,在近年来得到了迅猛的发展,其效率从最初的3.8%~1迅速增长到了22.1%~2,有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池光转换效率比较依赖于钙钛矿薄膜的质量,且随着研究深入和产业化的要求,稳定性也尤为重要。此前,由于噻吩类聚合物PCDTBT存在的S和N原子可以和CH_3NH_3PbI _xCl_(3-x)共用电子对,钝化钙钛矿层陷阱并减少膜缺陷存在。并通过CH_3NH_3PbI _xCl_(3-x)和PCDTBT的相互作用可以形成较大的网状结构,而具有更为有序的结晶取向和更好的薄膜形态。在此次研究中,掺杂后表现出更为优异的光伏特性和更强的稳定性:当PCDTBT掺杂浓度为0.3mg/mL时光转换效率达到15.76%,相对于参考器件有高达16%的提高。作为进一步研究,我们对PCDTBT等传输层材料做了计算与分析,显示PCDTBT等含噻吩类链状聚合物在成膜时能够"头尾"相连形成有序性薄膜,此形态具有高迁移率,且在膜生长较慢时,自组织程度更高。PCDTBT具有较强的电偶矩(P=2.44c.m),这使PCDTBT更容易与CH_3NH_3PbI _xCl_(3-x)形成共用电子对,该性质也从理论上验证了PCDTBT掺杂对钙钛矿晶体的钝化作用。另外,我们还计算了PCDTBT其它相关的性质,如:磁各向异性(-441.78ppm)、磁各向同性(177.57ppm)、HOMO/LUMO等,在此后工作中,我们将从理论上对该类物质自身属性对电性质的影响作出更为细致的分析。
引文
[1]Kojima,A.;Teshima,K.;Shirai,Y.;Miyasaka,T.Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells.J.Am.Chem.Soc.2009,131,6050-6051.
[2]NREL,Best Research-Cell Efficiencies,http://www.nrel.gov,accessed:November 2016