金屬雜化鹵化物鈣鈦礦太陽能電池對空氣非常敏感,在空氣中不能穩定存在。華中科技大學常海欣課題組開發了一種基於(yu) 混合陽離子單
晶工程技術的大晶粒尺寸,低陷阱密度的在空氣中處理的,高結晶度(MA0.2FA0.8PbI3)1.0(CsPbBr3)0.05的鈣鈦礦薄膜。這種方法製
備的鈣鈦礦可以產(chan) 生高效,在空氣中穩定存在的太陽能電池。
如上圖所示為(wei) 該單晶鈣鈦礦以及太陽能電池的製備過程。首先生長了雙陽離子單晶鈣鈦礦MA1x-xFAxPbI3 (x=0,0.4, 0.8)和無機單晶鈣
鈦礦CsPbBr3。然後分別將上述單晶溶解在混合的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亞(ya) 碸(DMSO)中以形成前驅體(ti) 。然後將其
塗覆在ITO上旋轉35s,接著在250℃下退火45分鍾。
如圖為(wei) 降解的(MA0.2FA0.8PbI3)1.0(CsPbBr3)0.05鈣鈦礦膜的紫外可見光譜,從(cong) 圖中可以看出,傳(chuan) 統的溶液混合法製備的鈣鈦
礦薄膜在儲(chu) 存40天後被分解,而基於(yu) 單晶工程技術製備的鈣鈦礦薄膜顯示更好的環境穩定性。這說明基於(yu) 混合陽離子單晶工程的鈣鈦
礦能夠阻止水分從(cong) 外部環境進入鈣鈦礦,因此有效地提高了在空氣中存在的穩定性。
上圖中曲線為(wei) 單晶工程和溶液混合法製備的鈣鈦礦薄膜的穩態光致發光光譜結果,顯然,基於(yu) 單晶工程技術製備的鈣鈦礦薄膜的PL強
度要高得多,這是因為(wei) 鈣鈦礦薄膜內(nei) 陷阱和缺陷的減少而抑製了載流子的複合,說明基於(yu) 單晶工程技術製備的鈣鈦礦具有更好的性能。
與(yu) 傳(chuan) 統的基於(yu) 溶液混合法製備的鈣鈦礦相比,它具有更高的質量,更高的結晶度和更少的缺陷。
為(wei) 了進一步探索影響鈣鈦礦穩定性的因素,分別測試了兩(liang) 種不同方法製備的鈣鈦礦的熒光壽命(時間分辨光致發光TRPL),基於(yu) 混合
陽離子單晶工程技術的和基於(yu) 常規溶液混合法的(MA1-xFAxPbI3)1.0(CsPbBr3)0.05(x = 0.8)鈣鈦礦薄膜的壽命分別為(wei) 44.15
ns和32.39 ns。 這表明單晶工程技術製備的鈣鈦礦的複合率和陷阱濃度較低。我們(men) 可以得出結論,由於(yu) 更長的壽命和更少的缺陷,基
於(yu) 混合陽離子單晶工程的鈣鈦礦可以有效地改善高性能PSC的穩定性。
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