卢辉东 韩红静 刘杰

(青海大学, 新能源光伏产业研究中心, 西宁 810016)

甲胺铅碘(CH3NH3PbI3 MAPbI3)和甲脒铅碘(CH(NH2)2PbI3 FAPbI3)是目前最常用于太阳电池研究的有机铅碘钙钛矿材料.对于层状结构的钙钛矿太阳电池来说, 每层薄膜的光学性质和厚度都影响着电池的光电转换效率.本文利用光学导纳法和严格耦合波分析法计算了金属氧化物透明导电薄膜掺锡氧化铟(In2O3:Sn)、掺氟氧化锡(SnO2:F), TiO2, MAPbI3和FAPbI3的吸收率和透射率, 分析了各层厚度以及器件结构对电池短路电流密度的影响.结果表明: 对于FTO(ITO)/TiO2/MAPbI3结构, FTO薄膜的厚度在50-450 nm, ITO厚度在10-150 nm时对入射光波长在360-800 nm的平均透射率为85%, 对于FTO(ITO)/TiO2/FAPbI3结构, FTO和ITO薄膜的厚度分别在50-250 nm和10-150 nm时对入射光波长在360-840 nm的平均透射率分别为81.6%和78%.在FTO和TiO2最优厚度下, MAPbI3和FAPbI3的厚度从300-1000 nm变化时, 对应太阳电池短路电流密度分别在21.9-23.7 mA·cm-2和23.0-24.4 mA·cm-2范围.本文的研究对于设计和制备高转换效率的钙钛矿太阳电池具有指导意义.

1 引 言

铅卤钙钛矿是指一类具有ABX3晶型的材料,其中A 代表有机阳离子, 如CH3NH3+(MA+)和B 是Pb2+, X 代表卤素阴离子, 如Cl-, Br-和I-.钙钛矿作为一类直接带隙半导体材料, 具有简易低成本合成和高光学吸收的优点使得它在太阳电池方面潜力巨大.目前常用作太阳电池研究的钙钛矿材料是甲胺铅碘(MAPbI3)和甲脒铅碘(FAPbI3).MAPbI3钙钛矿薄膜一般采用低温溶液法制备, 但该方法制备的薄膜内部存在着大量的晶界, 晶界处容易存在如位错、杂质及化学键断裂形成的空位等缺陷.黄维研究组[1]报道了利用三价铑(Rh3+)钝化钙钛矿薄膜晶界缺……