金属离子替换的有机-无机钙钛矿太阳能电池及其迟滞现象

注入金属离子替换有机-无机钙钛矿中参与成键的Pb^(2+)可以有效调控其结晶动力学、薄膜形貌和光电特性,因此,通过优化Pb^(2+)替换比例提高钙钛矿太阳能电池性能是当前的研究热点之一.但是, Pb^(2+)替换对器件异常迟滞现象的影响却缺乏深入的研究.本文采用Cd^(2+)替换的MAPbI_3为模型体系,研究了不同Cd^(2+)浓度下MAPbI_3材料性质及其平面异质结光伏器件(结构为ITO/NiO_x/Cd-MAPbI_3/PCBM/Ag)性能的变化趋势.研究结果表明,优化比例(0.5%)的Cd^(2+)可以有效增强材料结晶性、改善薄膜形貌,降低非辐射复合,提高光生载流子寿命,从而大幅提高器件性能.而Cd^(2+)替换比例过高(>2.5%)时,钙钛矿薄膜中不仅会出现相分离阻碍电荷传输,而且其非辐射复合加剧,光生载流子寿命降低,最终导致器件性能下降.与此同时,过量的Cd^(2+)注入还会引起严重的迟滞现象,利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)证实这一现象与钙钛矿薄膜中显著的离子迁移有关.