Solar RRL: 醋酸铅:改善钙钛矿薄膜质量的新型添加剂

近年来,钙钛矿作为光伏领域的热点材料受到广泛关注。电子和空穴传输性能佳、光吸收系数高、溶液加工成本低的钙钛矿材料已经成为当今光电领域最具竞争力的半导体材料之一,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的能量转化效率已经从2009年的3.8%快速攀升到22%以上。

钙钛矿活性层的结晶质量对于电池性能是至关重要的。具有晶粒尺寸大,生长取向一致,缺陷密度低的多晶钙钛矿薄膜是高性能钙钛矿光伏电池的保证。然而,对于溶液法制备钙钛矿薄膜,控制其结晶过程来获得高质量多晶薄膜是一种挑战。

近期,香港理工大学严锋教授课题组首次采用醋酸铅作为钙钛矿前驱体溶液的添加剂来调控钙钛矿薄膜的制备过程来获得高性能钙钛矿太阳能电池。实验中观测到,醋酸铅的加入使得钙钛矿薄膜的结晶过程明显得到延缓;傅里叶红外光谱显示,在结晶过程中,醋酸铅与氨基通过氢键形成了稳定的中间态,其大大延缓了钙钛矿的结晶过程,晶粒尺寸从200 nm增大到500 nm,缺陷密度降低了10倍,最终钙钛矿光伏电池的效率从17.25%提高到19.07%;由于钙钛矿薄膜质量的大幅提高,电池的稳定性也有了明显改善。此项工作提供了一种简便和新颖的方法来制备高质量的钙钛矿薄膜,可以广泛应用到光伏和其他光电器件中。

该论文发表在Solar RRL (DOI: 10.1002/solr.201800066)上。

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