高效无空穴传输材料钙钛矿太阳能电池及其异质结特性研究

摘要

钙钛矿太阳能电池因其优异的光电转换性能,较低的制备成本而受到广泛的关注,其光电转换效率已突破15％.与此同时,无空穴传输材料的钙钛矿电池可以进一步简化电池结构,降低成本,并在一定程度上提高电池的稳定性,成为钙钛矿电池研究的又一新方向.L.Etgar及其合作者首先在无空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池方面利用一步沉积法实现了5.5％和8％的效率,并利用电容-电压测试对该电池异质结特性进行了初步研究.率先将两步沉积法引入到无空穴传输材料钙钛矿电池的吸收层沉积中,通过控制沉积过程,在多孔TiO2上获得了均匀致密的CH3NH3PbI3吸收层薄膜,并利用金属氧化物和有机宽禁带材料进行背表面调控,获得了电池效率的提升.基于此,在无空穴传输材料钙钛矿电池中率先取得了突破10％的高效率.在此基础上，利用半导体异质结二极管模型并结合交流阻抗谱测量对该电池的异质结特性进行了研究，得到了表征异质结特性和界面电荷传输机制的二极管理想因子(A-2)、二极管正向电流密度(J0-10-7mA/cm2)、串联电阻等异质结本征参数。这些参数可以很好的描述电池性能，电池正向电流输运机制，并可以较好地从电学角度解释钙钛矿电池中普遍存在的高电压特性。