锡基钙钛矿太阳电池的研究与展望

铅基钙钛矿材料由于具有独特的光学和电学特性成为光电应用的新星材料。但是铅金属对环境不友好,制约着其商业化的发展。而锡基钙钛矿材料由于其具有低毒性、较宽的吸收光谱、更高的迁移率使其成为有希望实现商业化的光伏器件。目前,锡基钙钛矿太阳电池的光电转换效率(PCE)已超过14%,但远远不及铅基钙钛矿器件。本综述讨论了锡基钙钛矿材料不同组分工程、不同钙钛矿器件结构以及不同添加剂对锡基钙钛矿器件性能和稳定性的影响,并对钙钛矿太阳电池的发展进行总结和展望,旨在为制备高效稳定的锡基钙钛矿太阳电池提供有益的启示。

一种低温退火处理提高锡基钙钛矿太阳能电池效率的方法

钙钛矿光伏材料是目前最具发展前景的一类光伏材料,其铅基光伏器件的小面积认证效率已突破25%。然而,铅元素严重的毒性问题成为钙钛矿光伏实用化的重要阻碍之一。锡基钙钛矿材料因其低毒性和理想的光电性能被认为是最有可能替代铅基钙钛矿的候选材料。然而,锡基钙钛矿过快的晶体生长速率往往造成制备的薄膜质量欠佳,限制了锡基钙钛矿太阳能电池(TPSC)光电转换效率的提高。本研究在锡基钙钛矿薄膜的制备流程中引入了一种低温退火处理,即在钙钛矿薄膜旋涂结束后先进行低温退火再进行常规的90℃退火。该处理可在不改变钙钛矿晶型且不引入新的组分的前提下减缓钙钛矿薄膜结晶过程中的晶体生长,从而减少锡基钙钛矿薄膜表面的孔洞缺陷,提高薄膜的光捕获能力,降低器件内载流子复合。最优器件效率由3.65%提高到了5.38%,填充因子提高了29.84%。