钙钛矿太阳能电池空穴传输层新型添加剂及器件优化的研究

摘要

有机-无机杂化金属卤化物CH3NH3PbX3为钙钛矿晶型,是一种窄带隙(～1.5 eV)、易结晶、载流子迁移率高的双极性半导体材料,基于这种材料制备的薄膜太阳能电池也被称为钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,简称PSCs).研究结果表明，添加BuPyIm-TFSI明显提高了空穴传输层(spiro-OMeTAD)的电导率，并减小了电池内部的暗电流，电池的能量转换效率也因此从3.83%(纯spiro-OMeTAD )提高了7.91%。采用这种双功能的添加剂可以有效简化空穴传输剂的成分，降低电池的生产成本。此外，还对PSCs进行了器件优化结构及性能优化。该部分研究内容包括各个功能层厚度的优化、制备方法的改进以及纳米结构的调控。还详细对比了钙钛矿制备方法对其形貌、结晶性以及电池性能的影响，在进行改进的基础上，提高了钙钛矿的结晶性，并获得了较高的光电转换效率。目前，经过多重优化，本课题组制备的PSCs效率已接近14.0%。