添加剂对碘化铅薄膜形貌及钙钛矿太阳能电池性能的影响

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• 论文作者：刘少伟 ; 曾琪 ; 王蕊 ; 王亚凌 ; 杨利营 ; 曹焕奇 ; 秦文静 ; 吴晓明 ; 印寿根
• 年：2017
• 作者机构：天津理工大学显示材料与光电器件教育部重点实验室天津市光电显示材料与器件重点实验室材料科学与工程学院;
• 论文关键词：钙钛矿太阳能电池 ; 添加剂 ; 四叔丁基吡啶
• 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：860k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

以甲胺铅碘为代表的钙钛矿材料由于能带可控、吸收范围广、载流子迁移率高等特点引起了国内外广泛的关注。到目前为止,钙钛矿光伏电池的效率已达到了22.1%。钙钛矿的形貌和结晶性是制约光生载流子在钙钛矿材料中的分离和传输的关键。因此,制备高质量低缺陷态的钙钛矿晶体是获得高效率钙钛矿电池的关键。利用添加剂实现晶体的择优取向生长是晶体生长中常用的控制方法。[1-2]PbI_2呈六方晶系结构,晶体由Pb–I–Pb共价键构成,在晶体C轴垂直方向上由弱的范德瓦尔斯力连接,构成(0 0 1)面。这个结构导致了PbI_2薄膜的各向异性和多种类型的形态。碘化铅多晶膜对衬底材料和温度具有很强的依赖性。我们发现特殊的温度范围和适当的掺杂可以使PbI_2薄膜在(1 1 0)方向上择优取向生长。已有文献报道TBP掺杂PbI_2可以形成疏松多孔的PbI_2薄膜,进而制备高质量的CH_3NH_3PbI_3薄膜和器件,其效率16.21%[3]。我们发现掺杂TBP的PbI_2不但可以形成疏松多孔的薄膜,并且可以改变PbI_2的生长方向,有利于形成比较好的正八面体晶体,减少晶体缺陷。从而保证CH_3NH_3PbI_3薄膜的致密性和良好的晶体导电性。

引文

[1]Sujuan Dong,Liying Yang,Shougen Yin,et al.Polyethylenimine as a dual functional additive for electron transporting layer in efficient solution processed planar heterojunction perovskite solar cells.RSC Adv.,2016,6,57793-57798.
    [2]Yangyang Wan,Liying Yang,Shougen Yin,et al.Ionic liquid-assisted perovskite crystal film growth for high performance planar heterojunction perovskite solar cells.RSC Adv.,2016,6,97848-97852.
    [3]Hong Zhang,Michael Gr?tzel,Wallace C.H.Choy,et al.A smooth CH3NH3Pb I3 film via a new approach for forming the PbI 2 nanostructure together with strategically high CH3NH3I concentration for high efficient planar-heterojunction solar cells.Adv.Energy Mater.,2015,1501354.