本文選題：鈣鈦礦太陽能電池 + 濕度穩(wěn)定性��； 參考：《物理學(xué)報》2017年01期

【摘要】：環(huán)境濕度對有機-無機雜化鈣鈦礦薄膜太陽能電池穩(wěn)定性有著相當(dāng)重要的影響,在濕度環(huán)境下原位實時觀測鈣鈦礦薄膜微結(jié)構(gòu)的演化有助于揭示濕度導(dǎo)致的器件性能衰減的微觀機理.本文基于上海光源X射線衍射線站,建立了一套濕度可調(diào)可控的原位X射線衍射實驗裝置用以實時觀測濕度環(huán)境下鈣鈦礦薄膜的微結(jié)構(gòu)演化.在相對濕度為60%±2%的環(huán)境中,采用原位同步輻射掠入射X射線衍射發(fā)現(xiàn)在鈣鈦礦薄膜暴露在濕度環(huán)境的最初階段,其(110)衍射峰附近逐漸出現(xiàn)了中間相結(jié)構(gòu),應(yīng)該是來源于部分鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的逐漸分解所形成的鈣鈦礦多相結(jié)構(gòu);同時,紫外可見吸收光譜實驗表明,經(jīng)環(huán)境濕度處理后的薄膜吸收有所降低,尤其是在約770 nm處吸收臺階發(fā)生藍(lán)移,在一定程度上反映出鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的減少或結(jié)晶性變?nèi)?掃描電子顯微鏡結(jié)果進一步顯示,濕度實驗后薄膜形貌的均勻性明顯變差,覆蓋率降低、孔洞變大及晶界變明顯;采用環(huán)境濕度實驗前后的鈣鈦礦薄膜上制備的太陽能電池J-V性能測試結(jié)果顯示,器件的填充因子和光電轉(zhuǎn)換效率均由于環(huán)境濕度處理降低了30%以上.因此,同步輻射原位實驗觀測清晰地揭示了器件性能與鈣鈦礦薄膜形貌以及微結(jié)構(gòu)演化的密切關(guān)聯(lián),為理解有機-無機雜化的鈣鈦礦薄膜的降解微觀機理提供了實驗依據(jù)和指導(dǎo).
[Abstract]:Environmental humidity has an important effect on the stability of organic-inorganic hybrid perovskite thin film solar cells. In situ observation of the microstructure evolution of perovskite thin films in a humidity environment is helpful to reveal the mechanism of the performance decay induced by humidity. Based on the X-ray diffraction line station of Shanghai light source, a set of in-situ X-ray diffraction experimental apparatus with controllable humidity is established to observe the microstructure evolution of perovskite films in real time. In the environment with relative humidity of 60% 鹵2%, the mesophase structure appeared gradually near the diffraction peak of perovskite film at the initial stage of exposure to humidity environment by in situ synchrotron radiation grazing incident X-ray diffraction. At the same time, UV-Vis absorption spectra show that the absorption of perovskite films decreased after humidity treatment. Especially the blue shift of absorption step at about 770 nm reflects to some extent the decrease of perovskite crystal structure or the weakening of crystallinity. The results of J-V performance test of solar cells prepared on perovskite thin films before and after environmental humidity experiment show that, The filling factor and photoelectric conversion efficiency of the device are reduced by more than 30% due to environmental humidity treatment. Therefore, synchrotron radiation in-situ measurements clearly reveal the close relationship between the device performance and the morphology and microstructure evolution of perovskite films. It provides experimental basis and guidance for understanding the degradation mechanism of organic-inorganic hybrid perovskite films.
【作者單位】： 中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所;蘇州大學(xué)軟物質(zhì)與納米材料學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號:11175239,11605278,11675252,U1332116) 中國科學(xué)院項目(批準(zhǔn)號:XDA02040200) 上海市科委項目(批準(zhǔn)號:14DZ2261200)資助的課題~~
【分類號】：TM914.4

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