Solar RRL:DMSO分子控制法 ——有效提高1cm2平面钙钛矿电池效率及稳定性

钙钛矿晶体具备优异的光伏性能,经过几年的发展,电池的光电转换效率已超过23%。目前,凭借较传统MAPbI3钙钛矿成分更加优异的电学性质和稳定性能,基于Cs-(FAPbI3)x(MAPbBr3)y钙钛矿成分的研究越来越受到关注。但是,和MAPbI3钙钛矿吸收层的制备相比,Cs-(FAPbI3)x(MAPbBr3)y钙钛矿吸收层的现有制备工艺相对固化,通常使用能与DMF和DMSO均互溶的氯苯作为反溶剂,这极大提高了晶体生长的控性难度并且降低了钙钛矿薄膜的可重复性,限制了大面积(1cm2)平面钙钛矿电池的发展。和氯苯相比,乙醚只与DMF互溶,而不与DMSO互溶,这给实现DMSO分子的可控提供了良好的基础。因此探索DMSO分子对Cs-(FAPbI3)x(MAPbBr3)y钙钛矿吸收层的影响成为提高大面积低温平面钙钛矿太阳能电池性能的研究重点之一。

最近,澳大利亚新南威尔士大学的郝晓静课题组采用乙醚作为反溶剂,首次详细阐述了DMSO分子控制法对Cs-(FAPbI3)x(MAPbBr3)y钙钛矿薄膜的影响,实验证明其具有改善吸收层形貌、提升吸收层电学性能、以及降低吸收层缺陷的能力,有效提高1cm2平面钙钛矿太阳能电池器件效率并且成功解决困扰低温平面钙钛矿电池的迟滞问题。与此同时,通过降低缺陷数量,钙钛矿电池器件的稳定性能也得到明显提升。最终,1cm2低温平面钙钛矿太阳能电池器件获得19.4%的光电转化效率,并且在测试50天后,仍能保持其起始效率的90%。该研究工作为开发简单、廉价、高效的钙钛矿半导体器件吸收层材料开辟了新的设计思路。相关文章发表在 Solar RRL(DOI: 10.1002/solr.201800338)上,文章第一作者是郝晓静课题组的刘旭博士。