钙钛矿太阳能电池的制备工艺与光伏性能研究

设计和制备结构为FTO玻璃/TiO_2致密层/TiO_2介孔层/CH-3NH_3PbI_3吸收层/C电极的钙钛矿太阳能电池。采用两步法制备CH_3NH_3PbI_3吸收层:首先通过旋涂技术制备PbI_2薄膜,然后将PbI_2薄膜在浓度为0.044 mol/L的甲基碘化胺/异丙醇(MAI/IPA)溶液中分别浸泡反应0.5 h、2.5 h、3.5 h和4.0 h后获得CH3NH3PbI_3吸收层。研究了浸泡反应时间对CH_3NH_3PbI_3吸收层的结构和形貌以及对电池光伏性能的影响。结果表明:PbI_2薄膜在MAI/IPA溶液中反应后形成四方结构的CH_3NH_3PbI_3晶粒,当浸泡反应3.5 h时,CH_3NH_3PbI_3晶粒的平均尺寸最大,均匀性较好;XRD图谱中只有CH_3NH_3PbI_3的特征峰,而PbI_2的特征峰完全消失。同时,该条件下制备的钙钛矿太阳能电池的光伏性能最佳,其开路电压0.881 V、短路电流密度达到22.17 mA/cm^2,光电转化效率6.79%,且在整个可见光区的光子-电子的转换效率接近50%。