摻雜改性對鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)演化以及薄膜的光吸收性能有很大影響,并直接決定了鈣鈦礦太陽能電池的性能。采用一步溶液法制備了鈣鈦礦太陽能電池器件,分別研究了陽離子摻雜對鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷與器件光電性能的影響。研究表明,甲脒基（FA）及Cs離子摻雜改善了鈣鈦礦的成膜性以及薄膜的表面形貌。同時,陽離子摻雜有效降低了鈣鈦礦晶體的缺陷密度,這源于FA及Cs離子的取代摻雜有效促進(jìn)了鈣鈦礦相的形成,避免了二次相的產(chǎn)生,并因此改善了鈣鈦礦薄膜表面形貌。器件的光電轉(zhuǎn)化效率由10.29%提升至12.49%。 

【文章來源】：電子元件與材料. 2020,39(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

MAPbI3與(FA0.83MA0.17)0.95Cs0.05PbI3的

首先,對清洗后的ITO玻璃用紫外臭氧清洗機(jī)處理20 min,置于清潔干燥的容器里備用。鈣鈦礦前驅(qū)體標(biāo)準(zhǔn)溶液由摩爾比為1∶1的CH3NH3I(遼寧,優(yōu)選商貿(mào),99.99%)和PbI2(遼寧,優(yōu)選商貿(mào),99.5%),溶解在體積比為4∶1的二甲基甲酰胺(Dimethylformamide,DMF)和二甲基亞砜(Dimethyl-sulfoxide,DMSO)的混合溶劑中,在60 ℃溫度下攪拌10 h得到淡黃色透明的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液。將72.3 mg的Spiro-OMeTAD粉末(遼寧,優(yōu)選商貿(mào),99.8%)溶于1 mL氯苯溶液(Sigma,99.9%)中,室溫下攪拌90 min至澄清后,分別間隔時間添加28.8 μL的tBP、22 μL濃度為520 mg/mL的Li-TFSI乙腈溶液和22 μL濃度為300 mg/mL的Co(III)-TFSI(FK209)乙腈溶液,得到空穴傳輸層Spiro-OMeTAD前驅(qū)體溶液。將SnCl2·2H2O(Sigma,99.9%)溶于乙醇中配制0.1 mol/L的SnCl2乙醇溶液,攪拌0.5 h使其充分水解為SnO2醇溶液,取40 μL的SnO2溶液滴于準(zhǔn)備好的ITO玻璃上,在手套箱外的旋涂儀上以3500 r/min旋涂30 s,置于恒溫加熱臺上100 ℃退火10 min,180 ℃退火60 min后自然降溫。制備鈣鈦礦光吸收層的方法如下:取制備好的鈣鈦礦前驅(qū)液40 μL均勻滴加至ITO/SnO2基底上,使前驅(qū)液鋪滿整個表面,先用500 r/min低速旋轉(zhuǎn)5 s,再用4800 r/min高速旋轉(zhuǎn)30 s,在高速旋轉(zhuǎn)階段第9 s滴加反溶劑乙酸乙酯(Ethyl Acetate,EA)300 μL,然后在75 ℃退火10 min,在105 ℃退火10 min。一步溶液法制備鈣鈦礦光吸收層示意圖如圖1所示,滴加前驅(qū)體溶液并在旋轉(zhuǎn)過程中滴加反溶劑,旋涂結(jié)束后在加熱臺上退火,以充分去除殘余的溶劑和中間反應(yīng)物[11]。取配置好的Spiro-OMeTAD前驅(qū)體溶液,充分氧化,在室溫下攪拌6 h以上,氧化處理30 s,超聲分散處理25 min,從而使溶液氧化徹底,溶解均勻。取30 μL上述Spiro-OMeTAD前驅(qū)體溶液滴滿整個鈣鈦礦層薄膜,用3000 r/min轉(zhuǎn)速旋涂30 s。將涂覆好空穴傳輸層的基底放入真空鍍膜儀中(成都興南科技,ZZS-500),將高純銀顆粒放入鍍膜機(jī)的鉬舟內(nèi)。在真空蒸發(fā)鍍膜儀壓強(qiáng)低于1.0×10-3 Pa后,以低蒸發(fā)速率蒸鍍100 nm的銀。封裝后器件截面示意圖如圖2所示。

取配置好的Spiro-OMeTAD前驅(qū)體溶液,充分氧化,在室溫下攪拌6 h以上,氧化處理30 s,超聲分散處理25 min,從而使溶液氧化徹底,溶解均勻。取30 μL上述Spiro-OMeTAD前驅(qū)體溶液滴滿整個鈣鈦礦層薄膜,用3000 r/min轉(zhuǎn)速旋涂30 s。將涂覆好空穴傳輸層的基底放入真空鍍膜儀中(成都興南科技,ZZS-500),將高純銀顆粒放入鍍膜機(jī)的鉬舟內(nèi)。在真空蒸發(fā)鍍膜儀壓強(qiáng)低于1.0×10-3 Pa后,以低蒸發(fā)速率蒸鍍100 nm的銀。封裝后器件截面示意圖如圖2所示。1.2 測試與表征

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦薄膜中的光誘導(dǎo)載流子動力學(xué)和動態(tài)帶重整效應(yīng)[J]. 趙婉瑩,庫治良,金鉆明,劉偉民,林賢,戴曄,閻曉娜,馬國宏,姚建銓.  物理學(xué)報. 2019(01)
[4]一步溶液法制備FA0.95Cs0.05PbI3-xClx鈣鈦礦太陽電池[J]. 魏清渤,喬雨佳,周盼,竇生艷.  功能材料. 2018(09)



本文編號：3548118