全无机钙钛矿CsPbI_(2)Br与Spiro-OMeTAD界面电子结构的研究

摘要

全无机钙钛矿太阳能电池因其出色的相稳定性和热稳定性而日益成为研究热点。在钙钛矿太阳能电池中,空穴传输层和钙钛矿界面电子结构对器件的性能起着决定性的作用。合适的界面电子结构才能促进光生空穴从钙钛矿层到空穴传输层的高效率注入,同时有效阻挡光生电子的注入,以减少空穴与电子的复合。鉴于全无机钙钛矿太阳能电池中空穴传输层和钙钛矿界面电子结构的重要性,本文在全无机钙钛矿CsPbI_(2)Br衬底上真空蒸镀Spiro-OMeTAD分子,然后进行原位X射线和紫外光电子能谱表征,测定了CsPbI_(2)Br与SpiroOMeTAD的界面电子结构。结果表明:虽然Spiro-OMeTAD与钙钛矿基底的相互作用不明显,但仍会形成界面态导致界面处电子的积累,在CsPbI_(2)Br基底侧和Spiro-OMeTAD侧分别发现了0.13 e V和0.27 eV向上的能带弯曲,并形成了0.18 eV的界面电偶极子。由此,界面处空穴注入势垒Spiro-OMeTAD最高占据分子轨道和CsPbI_(2)Br价带顶的能级差为0.23 eV,有利于空穴的注入和提取;同时,电子阻挡势垒Spiro-OMeTAD最低未占分子轨道和CsPbI_(2)Br导带底的能级差为1.25 eV,可有效阻止CsPbI_(2)Br到Spiro-OMeTAD的电子转移,减少空穴与电子的复合。研究结果表明:Spiro-OMeTAD在基于CsPbI_(2)Br的全无机钙钛矿太阳能电池中是同样也很优秀的空穴传输层材料。