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.

醋酸纤维素提高CsPbIBr_(2)无机钙钛矿薄膜质量及其太阳能电池光电性能

由于具有适合的带隙和较高的稳定性,CsPbIBr_(2)无机钙钛矿被认为是一种较有前景的太阳能电池光吸收材料.但是目前报道的CsPbIBr_(2)钙钛矿太阳能电池效率还偏低,主要原因是制备的CsPbIBr_(2)钙钛矿膜质量差、缺陷多.本文通过将醋酸纤维素(CA)加入CsPbIBr_(2)钙钛矿前驱体溶液中改善CsPbIBr_(2)钙钛矿结晶过程,从而制备高质量的CsPbIBr_(2)钙钛矿膜.实验结果表明,CA中的C=O基团与前驱体溶液中的Pb2+间存在明显的相互作用,这种相互作用结合CA加入引起的前驱体溶液粘度增加,使CsPbIBr_(2)钙钛矿的结晶速率明显降低,从而制备了致密、结晶度高、晶粒尺寸大、晶界和缺陷少的高质量CsPbIBr_(2)钙钛矿膜.同时,CA的保护作用显著提高了CsPbIBr_(2)钙钛矿膜的稳定性.用碳材料层作为空穴传输层和背电极,制备结构为FTO/TiO_(2)/CsPbIBr_(2)钙钛矿膜/碳层的碳基CsPbIBr_(2)钙钛矿太阳能电池.在100 mW/cm^(2)光照下,CA-CsPbIBr_(2)钙钛矿太阳能电池的效率达到7.52%,比未加CA的CsPbIBr_(2)钙钛矿电池提高了40%.同时,将CA-CsPbIBr_(2)钙钛矿太阳能电池在空气环境中贮存800 h,其效率仍保持初始值的90%以上,表明具有较高的长期稳定性.

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.