PbI_2异质盖板辅助退火制备高品质CH_3NH_3PbI_3薄膜

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• 论文作者：王杨润乾 ; 许亚 ; 于涛 ; 邹志刚
• 年：2017
• 作者机构：南京大学环境材料与再生能源研究中心物理学院固体微结构物理国家重点实验室;
• 论文关键词：PbI2异质盖板 ; 辅助退火 ; CH3NH3PbI3薄膜 ; 钙钛矿太阳电池
• 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：821k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

对于CH_3NH_3PbI_3太阳电池,制备高品质(晶粒大、晶界少)的CH_3NH_3PbI_3薄膜对于提升组装的电池器件的效率是至关重要的。但是,目前制备CH_3NH_3PbI_3薄膜最常用的一步法很难实现上述目标,因而还需要进一步的优化。在本工作中,我们提出了PbI_2异质盖板辅助退火的方法来制备高品质的CH_3NH_3PbI_3薄膜—即在CH_3NH_3PbI_3前驱薄膜退火时加盖一层PbI_2异质盖板。盖板辅助退火的方法之前被报道用于其他的功能材料比如多晶硅、氧化锌等,且所用盖板薄膜多为同质材料。而经过研究我们发现,异质的PbI_2盖板辅助退火对于CH_3NH_3PbI_3薄膜同样非常有效。对经过PbI_2异质盖板辅助退火之后得到的CH_3NH_3PbI_3薄膜进行X射线衍射和扫描电子显微镜表征发现,这些薄膜具有更大的晶粒和更好的晶粒取向性(110取向)。而对其进行时间分辨荧光光谱研究则进一步发现,光生载流子的产生和迁移的效率明显得到了提升。而正是这些改进使得最终组装的电池的最优效率和平均效率都获得了极大地提升。这说明我们提出的PbI_2异质盖板辅助退火的方法不仅是有效的,而且具有可重复性。而对于PbI_2异质盖板辅助退火有效的原因,我们认为主要是两个方面:其一,由于在退火之前CH_3NH_3PbI_3前驱薄膜中仍然残留DMF和DMSO溶剂分子,加盖PbI_2异质盖板之后这些溶剂分子不是简单的扩散到空气当中,而是被异质盖板吸收然后缓慢释放,相当于在界面处存在一个液相凝聚的过程,这样会大大降低成核密度,因而可以得到较大的晶粒。其二,异质盖板中的PbI_2分子会被DMF和DMSO溶解从而向下扩散进入CH_3NH_3PbI_3薄膜,从而形成一个类似的Oswald熟化过程,使得小晶粒被大晶粒吞并,使得后者进一步的长大。

引文

[1]Yangrunqian Wang,Tao Yu*,Zhigang Zou,et al.,Chem.Comm.,2017,53,5032-5035