林明月 巨博 李燕 陈雪莲

(西安石油大学材料科学与工程学院, 西安 710065)

1 引 言

实现生态和谐和建设绿色地球是人们日渐重视的两大社会问题, 这给传统的能源供给结构带来了挑战.钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)是一种新型高效率且低成本的光伏转换装置, 其中有机-无机杂化PSCs已获得超过25%的效率认证[1-4], 有望革新现有能源供给结构, 但有机阳离子易挥发、易溶解的特性使得钙钛矿的结构遭到破坏, 器件稳定性降低[5].而全无机PSCs因不含有机成分而呈现更优异的热稳定性, 因此受到了广泛关注[6-9], 但是其转换效率仍然低于20%,所以进一步提高其转换效率是该领域的重要研究方向之一.

制备高质量全无机钙钛矿薄膜是提高电池效率的关键.Choi等[10]在2014年首次报道了全无机PSCs, 当时电池的转换效率仅为0.09%, 之后通过相结构和微结构的探索, Eperon等[11]和Swarnkar等[12]相继将电池效率提高到2.9%和10.77%.但Li等[13]通过第一性原理计算发现高质量CsPbI3的生长窗口很窄, 制备过程中需要严格控制生长工艺, Long等[14]也进一步证实钙钛矿薄膜中空位的形成直接受体系热平衡状态的影响.此外, 研究还发现通过溶液处理过的CsPbI3薄膜表面上将出现高含量的金属铅簇(Pb0), 这可作为电子的陷阱态,引起钙钛矿/电子传输层界面的电子与缺陷态的严重复合[15], 这些结果表明仅仅通过生长工艺控制很难实现薄膜的高质量化, 所以在前驱体中加入结晶调控剂成为新的探索.Yang等[16]尝试将氟化钆(gadolinium fluoride, GdF3)加入钙钛矿前驱体中……