双离子交换法制备高效率高稳定性混合钙钛矿太阳电池

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• 论文作者：张天恺 ; 龙明珠 ; 谢伟广 ; 许建斌
• 年：2017
• 作者机构：香港中文大学;暨南大学;
• 论文关键词：太阳电池 ; 混合钙钛矿 ; 结晶性保持 ; 离子移动抑制 ; 稳定性提高
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：850k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

相比MAPbI_3,混合钙钛矿(FAPbI_3)_(1-x)(MAPbBr_3)_x具有更加良好的光吸收能力。但是由于FAPbI_3和MAPbBr_3的晶体结构存在差异,目前常用的前驱体直接混合法制备混合钙钛矿薄膜在结晶过程中会出现比较严重的晶相竞争,最终导致钙钛矿薄膜的结晶性很差。在此,我们发展了一种双离子交换方法制备混合钙钛矿(FAPbI_3)_(1-x)(MAPbBr_3)_x。首先沉积FAPbI_3薄膜,并将其转化为黑色相;接着用MABr的叔丁醇溶液处理FAPbI_3薄膜表面以引入MA和Br离子。通过控制处理时间,这一方法制得的混合钙钛矿薄膜不仅可以具有良好的吸收带边(~800 nm),更保留了原本FAPbI_3的高结晶度。进一步的反应动力学研究表明,离子移动现象在双离子交换法制得的混合钙钛矿薄膜中被有效抑制了。这是由于表面处理过程中,过量的MABr首先填充了原本FAPbI_3薄膜晶界间的空隙,接着通过离子交换反应进入钙钛矿晶格,置换出一部分FA和I离子,从而释放了黑色相FAPbI_3的晶格压力。经测定,这一方法制备的混合钙钛矿薄膜在65%的湿度环境下可以存放超过一个月而不出现明显杂质。在其基础上制得的太阳电池效率平均达到了17%,最高达到了18.1%。

引文

[1]Long Mingzhu,Zhang Tiankai,et al.Advanced Energy Materials,2017,1601882.
    [2]Tiankai Zhang,Mingzhu Long,et al.Advanced Energy Materials,2017,1700118.