苯基硫脲调控CsPbIBr_(2)钙钛矿结晶及其光电性能

无机CsPbIBr_(2)钙钛矿具有较高的稳定性和适合的带隙,因此是一种较有应用前景的太阳能电池光吸收材料.高质量的CsPbIBr_(2)钙钛矿膜是组装高性能CsPbIBr_(2)钙钛矿太阳能电池的关键.本文通过在CsPbIBr_(2)前驱体中加入苯基硫脲(PTU)调控前驱体反应结晶过程,制备高质量的CsPbIBr_(2)钙钛矿膜.由于PTU与CsPbIBr_(2)前驱体组分间存在较强的相互作用,因此加入PTU导致在前驱体中形成PTU·Pb···Br(I)中间相.PTU·Pb···Br(I)中间相能够降低CsPbIBr_(2)钙钛矿成核速率,调控结晶生长过程,从而制备了晶粒尺寸大、结晶度高、缺陷少的高质量CsPbIBr_(2)钙钛矿膜.同时,前驱体热处理结晶过程中,PTU分解使S2–嵌入CsPbIBr_(2)钙钛矿晶格,显著提高了CsPbIBr_(2)钙钛矿的稳定性.本文所组装的碳基钙钛矿太阳能电池光电转换效率达到10.09%.未密封电池在空气环境中贮存35 d,效率仍能保持初始值的82%,表明具有较高的稳定性.

原位生长2D CsPb_(2)I_(4)Br表面层增强无机CsPbI_(2)Br钙钛矿稳定性及光电性能

提高无机钙钛矿材料的质量和结构稳定性是进一步提高无机钙钛矿太阳能电池光电性能的关键.本文通过表面重构反应在无机CsPbI_(2)Br钙钛矿表面原位生成2D CsPb_(2)I_(4)Br层,形成2D CsPb_(2)I_(4)Br/3D CsPbI_(2)Br双层无机钙钛矿异质结结构.CsPbI_(2)Br钙钛矿表面重构反应引发钙钛矿二次结晶,明显减少了CsPbI_(2)Br钙钛矿缺陷,提高了钙钛矿质量.2D CsPb_(2)I_(4)Br表面层的形成能有效保护CsPbI_(2)Br钙钛矿不受外界侵蚀,显著增强了钙钛矿的稳定性.2D CsPb_(2)I_(4)Br/3D CsPbI_(2)Br双层无机钙钛矿异质结增强了电荷分离和传输,减少了电荷复合.采用2D CsPb_(2)I_(4)Br/3D CsPbI_(2)Br双层无机钙钛矿材料组装的碳基太阳能电池效率达到14.29%,与初始CsPbI_(2)Br钙钛矿电池效率相比提高了29%,而且,CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池的稳定性也有了显著提高.空气环境中贮存900 h,未密封电池效率仍能保持初始值的90%以上.

前驱体溶液胶体工程调控无机CsPbI_(2)Br钙钛矿结晶及光电性能

由于具有优异的稳定性和合适的带隙,无机CsPbI_(2)Br钙钛矿被认为是一种较理想的光伏材料.提高CsPbI_(2)Br钙钛矿膜质量是进一步提高CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池光电性能的关键之一.本文通过前驱体溶液胶体工程调控Cs PbI2Br钙钛矿的结晶过程,从而显著提高CsPbI_(2)Br钙钛矿晶体膜质量.将4-甲氧基苯硫酚加入CsPbI_(2)Br前驱体溶液,4-甲氧基苯硫酚的–SH基团与前驱体中Pb^(2+)间较强的配位作用促进了前驱体溶液中胶体粒子的分解,减少了前驱体结晶成核点数量,降低了钙钛矿结晶成核速率和晶体生长速率.较少的晶体成核点和较低的晶体生长速率导致形成晶粒尺寸大、结晶度高、缺陷少的高质量CsPbI_(2)Br钙钛矿膜.所组装的碳基无空穴传输层CsPbI_(2)Br钙钛矿太阳能电池取得14.08%的高光电转换效率.这些结果表明调控前驱体溶液胶体性质是一种提高无机钙钛矿质量及其太阳能电池光电性能的有效方法.