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KI界面改性实现钙钛矿太阳电池效率提升

2022-09-21蒋婷张帆王云帆杨雅洁赵德威武莉莉王文武张静全郝霞

中南大学学报(自然科学版) 2022年8期
关键词:界面

蒋婷,张帆,王云帆,杨雅洁,赵德威,2,武莉莉,2,王文武,2,张静全,2,郝霞,2

(1.四川大学新能源与低碳技术研究院,材料科学与工程学院,四川成都,610065;2.后续能源材料与器件教育部工程中心,四川成都,610065)

随着煤炭、石油等化石能源的不断消耗[1],日益加剧的能源危机迫使人们寻找新的可替代能源,其中太阳能被寄予厚望,并引起了人们的广泛兴趣。太阳能是地球上最充裕的可再生清洁能源,光伏发电被认为是一种安全、可靠、清洁、高效和可持续的能源供应方式[2],其中,基于半导体光伏效应的光电转换是对太阳能最直接的利用形式。在过去几十年里,研究人员一直致力于寻找清洁、低成本、高效率的新型光伏材料。其中,钙钛矿材料不仅拥有原材料丰富、低成本、可低温制备等优点,还具有高达105cm−1[3]的吸收系数及长达100 nm的载流子扩散长度[4],使得器件所需的钙钛矿功能层的厚度可以很小,即300 nm 左右的钙钛矿层就可以吸收并转化足够太阳光[5],相较于传统的需要较大膜厚来保证吸光性能的光伏材料,更易于制备出柔性及半透明器件,因而在光伏器件研究领域受到广泛关注。

钙钛矿材料的结构通式为ABX3,其中A 代表有机阳离子(如CH3NH3

+,NH2-CH=NH2+),B 代表金属阳离子(如Pb2+,Sn2+),X代表卤素基团(如I−,Br−,Cl−)。带有Br−的钙钛矿太阳电池在弹力、强度等力学性能上优于带有I−的钙钛矿太阳电池[6],且Br−的掺杂和替换不但可以提升电池的开路电压(Voc),还可以提高ABX3钙钛矿材料对于湿度的敏感性,从而提高电池的稳定性[7−10]。……

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