【摘 要】
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钙钛矿材料(perovskite)由于自身吸光系数高,结晶能垒低,带隙可调,缺陷容忍度高等优势成为近年来太阳能电池领域的热门研究方向。然而由于普遍采用溶液退火法制备器件,退火生长的不平衡性意味着钙钛矿晶体中会存在大量的缺陷,缺陷处会使载流子发生非辐射复合,从而降低器件的开路电压,直接影响器件效率。因此获得的薄膜在器件制备过程中,获得高质量钙钛矿晶体薄膜以及减少表面缺陷是减少非辐射复合,提高器件性能
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钙钛矿材料(perovskite)由于自身吸光系数高,结晶能垒低,带隙可调,缺陷容忍度高等优势成为近年来太阳能电池领域的热门研究方向。然而由于普遍采用溶液退火法制备器件,退火生长的不平衡性意味着钙钛矿晶体中会存在大量的缺陷,缺陷处会使载流子发生非辐射复合,从而降低器件的开路电压,直接影响器件效率。因此获得的薄膜在器件制备过程中,获得高质量钙钛矿晶体薄膜以及减少表面缺陷是减少非辐射复合,提高器件性能的关键。本论文以FACsPbI3体系钙钛矿太阳能电池为研究对象,通过对一步法工艺调控制备了高性能钙钛矿太阳能电池器件,并对钙钛矿太阳能电池的表面缺陷钝化理论展开研究。主要工作及结论如下:我们首先通过对FACsPbI3一步法体系钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的制备过程进行改善:探究了溶剂工程,旋涂转速,退火温度三方面因素对钙钛矿多晶薄膜成膜质量的影响,确定当溶剂比例VNMP:VDMF=8:2,旋涂转速3500 rpm/min,退火温度120℃时可以制备出平整光滑的钙钛矿薄膜,最终制备出了光电转化效率达到17.39%的器件。然后,由于溶液法制备的钙钛矿薄膜中会存在铅簇和空位缺陷,这些缺陷会导致载流子非辐射复合从而影响器件性能。同时,表面缺陷还易成为水的吸附位点从而导致薄膜分解。我们采用巯基乙胺盐酸盐对钙钛矿薄膜表面进行钝化处理,并分析了巯基乙胺盐酸盐对缺陷的钝化机理,利用红外光谱和X射线光电子能谱证明是巯基与铅离子的配位钝化。最终我们将器件光电转化效率从17.23%提高到19.42%,同时改善了器件的湿度稳定性,在相对湿度为55%的环境条件下放置352小时后,对照组器件效率降低至初始效率的31%,而实验组器件效率还保持在初始效率的65%。
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