鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已由3.8%迅速攀升到25.02%。然而,鉛基鈣鈦礦的毒性和不穩(wěn)定性嚴重限制了其商業(yè)化應用。在空氣中穩(wěn)定且低毒性的鉍基鈣鈦礦材料((CH₃NH₃)₃Bi₂I₉,MBI)吸引了研究者們的廣泛關注。MBI以六邊形晶體無序地堆積形成鉍基鈣鈦礦薄膜,這種無序的堆積導致MBI薄膜致密性低,且存在大量針孔缺陷,嚴重影響了基于MBI薄膜的太陽能電池的整體性能。本文研究了聚乙二醇(PEG)摻雜到MBI前驅體溶液中對MBI薄膜微觀形貌的影響,并系統(tǒng)地研究了聚乙二醇的摻雜濃度對基于MBI薄膜的太陽能電池的光電性能的影響。結果表明,當PEG的濃度為30 mg/mL時,成功地制得了均勻致密的MBI薄膜,基于該薄膜的電池器件的最佳光電轉換效率為0.14%。

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【部分圖文】：

圖2聚乙二醇摻雜量不同的鉍基鈣鈦礦層的SEM形貌圖,其中PEG摻雜量分別為:(a)10mg/mL;

圖1純鉍基鈣鈦礦層的SEM形貌圖2.3鉍基鈣鈦礦層的UV-Vis圖譜

圖1純鉍基鈣鈦礦層的SEM形貌圖

為了驗證聚乙二醇對鉍基鈣鈦礦薄膜結晶性能的影響,對摻雜含量不同的MBI薄膜進行晶體結構表征。如圖4所示,當聚乙二醇的摻雜量為30mg/mL時,薄膜的衍射峰強度比其他摻雜含量的衍射峰強度更高。隨著聚乙二醇的摻雜量進一步增加,當摻雜量為40mg/mL時,衍射峰的強度卻明顯地降低,....

圖3SEM截面圖

為了研究聚乙二醇對鉍基鈣鈦礦薄膜的光吸收性能的影響,對摻雜不同聚乙二醇含量的MBI薄膜進行了紫外可見吸收光譜表征。當MBI薄膜的致密性較差,孔洞較多時,就會引起光的散射。紫外光就會從孔洞處漏出去,而不是被鈣鈦礦層吸收,會降低MBI薄膜對光的吸收效率和利用率。如圖5所示,不同聚乙二....

圖4聚乙二醇摻雜量不同的鉍基鈣鈦礦的XRD圖譜

圖6和表1是不同聚乙二醇摻雜含量的鉍基鈣鈦礦太陽能電池的J-V特性曲線和參數(shù)統(tǒng)計。通過數(shù)據(jù)可以看出基于未摻雜聚乙二醇的MBI薄膜的太陽能電池的光電轉換效率為0.07%,Voc為0.50V,Jsc為0.39mA/cm2,填充因子FF為36%。未摻雜聚乙二醇的MBI薄膜的質(zhì)量較差....

本文編號：3961262