动态热风辅助再结晶策略改善CsPbI_(2)Br钙钛矿在大气环境下的结晶及其光电性能

CsPbI_(2)Br薄膜在大气环境下制备存在覆盖率低、结晶质量差和结构稳定性差等问题.本文提出了一种动态热风辅助再结晶策略(dynamic hot-air assisted recrystallization,DHR),在相对湿度大于60%(>60%RH)的大气环境下,制备出高覆盖率、(100)择优取向、大尺寸晶粒、结构稳定、光电性能好的CsPbI_(2)Br薄膜.这是由于动态热风过程能够有效提高薄膜的覆盖率和获得(100)择优取向的结晶,但晶粒尺寸会显著减小(R_(ave)=0.32μm)并伴随着大量的晶界形成,从而加剧载流子的非辐射复合(τ_(ave)=99 ns);而通过再结晶过程,可进一步提高(100)择优取向的结晶和显著增大晶粒尺寸(R_(ave)=2.63μm),从而提高薄膜的光致发光强度和荧光寿命(τ_(ave)=118 ns).由DHR策略制备的未封装CsPbI_(2)Br太阳能电池具备高光电转换效率(power conversion efficiency,PCE=17.55%)、低迟滞因子(hysteresis index,HI=2.34%)和长期的储存稳定性(air,>60%RH,40天,初始PCE的96%)等特性.

界面种子层修饰策略制备高性能CsPbIBr_(2)光电探测器

在相对湿度低于90%(<90%RH)的大气环境下,通过界面种子层修饰策略,利用气动喷涂法制备出高结晶度、界面接触良好、结构稳定的CsPbIBr_(2)厚膜。界面种子层的引入对CsPbIBr_(2)厚膜的光学带隙(2.10~2.12 eV)没有太大的影响,但明显增强了其对光的吸收和发射,并且荧光寿命也明显延长(从0.95 ns到4.49 ns)。由此厚膜制备的二极管型光电探测器(p-n CsPbIBr_(2)-ITO)具有非常低的暗电流(5.70×10^(-10)A),并且展示出高效的光电探测性能:高开关比(1.8×10^(4))以及微秒级别的响应时间(上升时间和下降时间分别为9μs、13μs)。当未封装的CsPbIBr_(2)光电探测器处在<90%RH的大气环境下,其表现出强的抗水抗氧能力:储存60 d后,其仍能保持初始开关比的83%。所提方法为在大气环境下制备低成本、高性能、长效稳定的二极管型CsPbIBr_(2)光电探测器提供了一种有效的途径。