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紫外光辐照下CH3NH3PbI3基钙钛矿太阳能电池失效机制

2022-06-21卢岳葛杨隋曼龄

物理化学学报 2022年5期

卢岳,葛杨,隋曼龄,*

1北京工业大学材料与制造学部,固体微结构与性能研究所,北京 100124

2北京工业大学固体微结构与性能北京市重点实验室,北京 100124

1 引言

随着有机无机杂化钙钛矿太阳能电池制备技术的不断发展,其光电转换效率由2009年的3.8%逐渐提高到了目前的25.2%1,2,因此其作为第三代太阳能电池的代表有望逐渐替代传统硅基太阳能电池3。然而,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的环境稳定性较差,容易受到氧气、水分甚至光照等因素的影响,严重阻碍了其大规模开发与应用4-11。为了降低氧气以及水分对钙钛矿太阳能电池的影响,人们往往通过添加聚合物分子,SCN-、Br-、Cl-等阴离子12-16,无机Cs+、Ru+等疏水阳离子来增加有机无机杂化钙钛矿核心吸光层的稳定性17-19,或者利用各种封装技术来阻断氧气和水分向钙钛矿太阳能电池器件内部传播20,21。对于光伏半导体器件而言,其工作环境必须在光照条件下进行,因此,光照失稳特性是导致有机无机杂化钙钛矿太阳能电池效率降低最不可避免的影响因素,受到了科学与工业界极大的关注22。

近些年来,关于光照条件下有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的失效分解机理研究主要集中在两方面:一方面重点关注钙钛矿材料自身的分解路径23-28,另外一方面则着重探讨太阳能电池器件内部各功能层的相互影响29-35。众所周知,有机无机杂化钙钛矿是一种ABX3型结构的离子晶体,其中B位为铅离子(Pb2+)、锡离子(Sn2+)等二价阳离子,X位为碘离子(I-)、溴离子(Br-)、氯离子(Cl-)等一价阴离子,而A位则主要以甲胺离子(CH3NH3+,MA+)、甲脒离子(NH2CH=NH2+,FA+)等一价有机阳离子为主36,37。……

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