吸收层离子掺杂提高有机无机杂化钙钛矿太阳能电池效率及稳定性

摘要

近年来,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转换效率不断提升,成为了太阳能电池领域的研究热点.但是,有机阳离子甲胺离子(CH3NH3+,MA+)和甲脒离子(CH(NH2)2+,FA+)在水、氧等环境因素作用下极其不稳定,从而大大阻碍了有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的商业应用.因此,如何提升其稳定性成为了目前亟待解决的难题.本文借助离子掺杂工艺,Cl– 掺杂、FA+掺杂以及Cl–,FA+共掺,对传统MAPbI3钙钛矿吸收层材料进行改进,以提升其稳定性.结果发现,Cl– 掺杂有利于提升器件载流子迁移能力,FA+掺杂可以拓宽吸光范围,Cl–,FA+共掺可以促进 α 相钙钛矿的结晶,从而得到高质量的钙钛矿薄膜.基于Cl–,FA+共掺的FAyMA1–yPbI3–xClx钙钛矿薄膜,在空气中制备出了最高光电转换效率为17.29％的器件,该器件在空气中储存1000h后,仍可保持80％的原始效率.