界面掺杂方法在钙钛矿太阳电池中的应用

作     者：薛叶斌 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘喜哲

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钙钛矿太阳电池 界面掺杂 二维层状钙钛矿 HC(NH2)2Pb I3 CsPbI3 

摘      要：钙钛矿太阳电池是近年来发展的一种高效薄膜光伏器件,具有光谱响应范围可调、可以采用溶液工艺制备等独特优势,目前已成为光电器件领域的研究热点。高质量的钙钛矿太阳电池有赖于对吸光层的有效调控,本论文采用界面修饰掺杂方法,改善了HC(NH)PbI和CsPb I吸光层的性能,具体研究内容如下:(1)在HC(NH)PbI(FAPb I)作为吸光层的钙钛矿太阳电池中,掺杂一价阳离子对于稳定FAPb I的钙钛矿晶体结构十分必要,铯离子可用于消除晶格的张力,从而提高FAPb I器件的稳定性和光伏性能。在本论文中,我们通过界面掺杂的方法,制备了铯掺杂FAPb I钙钛矿,并以此为基础制备了器件。这种界面掺杂方法与之前报道的溶液混合掺杂的方法不同。通过元素分析显示,在钙钛矿的表面无法探测出掺杂元素铯,说明Cs主要分布在TiO/FAPb I的界面附近,避免了因引入Cs离子而导致的光吸收边蓝移现象。在溶液混合掺杂中,Cs离子分布在整个吸光层中。。实验发现,掺入量不同,吸光层性能也不同。在优化的条件下,器件的光电转换效率可以达到17.1%,表现出比未经铯掺杂的器件或使用溶液混合掺杂制备的器件更优异的光伏性能。(2)前期报道表明,二维层状钙钛矿材料EDAPbI可以与三维钙钛矿材料CsPbI组成2D/3D混合钙钛矿材料,有效提高CsPb I钙钛矿吸光层的晶粒尺寸,改善CsPbI钙钛矿器件的光伏性能。界面修饰方法是调控薄膜性能常用的手段,在本论文中,我们通过在TiO/CsPbI界面引入二维层状EDAPb I材料,通过界面掺杂过程,获得了局部2D/3D混合钙钛矿层,并组装了平面结钙钛矿器件。通过优化EDAPbI界面修饰层的厚度,改善了CsPbI器件的光伏性能。