熊浩, 张渤昕, 贾巍, 张青红, 谢华清



高分子PVP添加剂对钙钛矿太阳电池稳定性的提升

熊浩1, 张渤昕1, 贾巍2, 张青红1, 谢华清3

(1. 东华大学 材料科学与工程学院, 上海201620; 2. 上海空间电源研究所 空间电源技术国家重点实验室, 上海 200245; 3. 上海第二工业大学 环境与材料工程学院, 上海 201209)

作为一类新型薄膜太阳能电池, 近年来钙钛矿太阳电池的发展十分迅速, 其效率已接近商业化硅基太阳能电池, 但是钙钛矿薄膜在空气中稳定性较差, 严重限制了其进一步的商业化应用。本研究通过在钙钛矿薄膜中添加聚4-乙烯吡啶(PVP)来增强钙钛矿薄膜在空气中的稳定性。通过形貌、结构及性能测试, 发现相比于未添加PVP的钙钛矿薄膜, 添加PVP的钙钛矿薄膜形貌更均匀致密。添加0.4wt% PVP将钙钛矿太阳电池的光电效率从6.09%提升到13.07%, 而且, 存放在相对湿度超过50%的空气中, 其电池效率衰减为一半的时间由原来的3 d延长到3 w, 但是过多的PVP添加量会导致PbI2与CH3NH3I反应不完全。添加PVP工艺进一步优化后, 有望用于大面积、高稳定性的钙钛矿薄膜的制备。

钙钛矿太阳能电池; 稳定性; 聚4-乙烯基吡啶; 高分子添加剂

作为传统光伏电池极具潜力的替代者, 有机-无机铅卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)将光伏发电的研究提升到了一个新的高度。在短短几年时间里其光电转换效率(PCE)就从最初的3.8%快速增长到目前世界公认的最高效率22.1%[1]。从2011年Park等[2]将全固态钙钛矿太阳电池效率提高到9%以上后, 科学家们通过一系列的方法来提高其效率, 如改变沉积方法[3]、溶剂工程[4-5]、形貌优化[6]和前驱体溶液添加剂[7]等。……