通过低温溶剂法构筑均匀高质量有机无机-杂化钙钛矿活性层制备高效钙钛矿太阳能电池

近来,具有高转化效率和低成本的钙钛矿太阳能电池作为硅基太阳能电池的替代品受到了广泛的关注。钙钛矿太阳能电池作为第四代太阳能电池显示出巨大的优势,其打破了原先有机和无机太阳能电池的一些限定。由于具有宽的吸收光谱、长的载流子迁移长度、优良的电子传输性等作为光伏电池理想的物理性能,methylammonium lead halide(CH3NH3PbI3)基钙钛矿太阳能电池显示出卓越的性能,光转化效率可达19%。然而,由于不完整的表面覆盖,碘化铅(PbI2)到CH3NH3PbI3不完全的转化,大量的孔和缺陷存在,粗糙的表面形貌等原因限制了高质量钙钛矿均匀薄膜的形成,这也限制了高效率的钙钛矿太阳能电池的制备。

美国阿克伦大学聚合物工程系巩雄教授与兰州大学张浩力教授合作采用低温溶剂方法构筑了均匀高质量有机碘化铅活性层,实现了高效率的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备。相关结果发表在Small上。

钙钛矿杂化太阳能电池由于其高的光电转化效率和低的制备成本,因而在光伏领域具有广泛的应用前景,受到了人们的广泛关注。而钙钛矿CH3NH3PbI3膜的缺陷及成膜反应的不完整性限制了钙钛矿太阳能电池效率的进一步提升。因此如果可以通过改进制备方法实现对钙钛矿CH3NH3PbI3高性能薄膜的构筑,则可实现钙钛矿太阳能电池效率的大幅提高。该研究团队利用低温溶剂法实现了均匀高质量CH3NH3PbI3活性层的构筑,该方法采用强极性的乙醇作为溶剂实现了均匀光滑CH3NH3PbI3活性层薄膜的制备,同时电子传输层PC61BM与CH3NH3PbI3活性层具有更好的接触效果,从而获得了更好的器件效率:JSC=17.31 mA cm2, VOC=0.86 V, FF=77.2%, PCE=11.45%。这比异丙醇作为溶剂制备的器件实现了大约40%效率的提升。低溶剂方法为高效钙钛矿太阳能电池的制备及效率的提升提供了一个简单有效的方法。Untitled