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Light-induced phase transition and photochromism in all-inorganic two-dimensional cs2pbi2cl2 perovskite

Science China Materials 2020年第8期63卷 1510-1517页

作者： Xiaojun Li Mingming Chen Shiliang Mei Bingzhe Wang Kaiyang Wang Guichuan Xing Zikang Tang Institute of Applied Physics and Materials Engineering University of MacaoAvenida da UniversidadeTaipaMacao 999078China Department of Physics Jiangsu UniversityZhenjiang 212013China

Organic-inorganic hybrid two-dimensional(2D)ruddlesden-popper(RP)perovskites with fantastic optoelectronic properties and good stability have attracted tremendous attention for the potential applications in photovoltaics and ***,a new allinorganic cs2pbi2cl22D perovskite has been proposed with excellent excitonic absorption and improved ambient and thermal ***,an interesting light-induced phase transition and photochromism in the cs2pbi2cl2were *** low fluence light pumping,the room temperature photoluminescence(PL)of cs2pbi2cl2is dominated by a weak violet excitonic emission peaked at 412 ***,the emission color gradually changes from violet to bright red while increasing the laser pumping *** photochromic effect is determined to be caused by forming cspbi3phase within the cs2pbi2cl2crystals,which is efficiently driven by thermal *** to protection by the cs2pbi2cl2matrix,the embedded cspbi3nanocrystals show improved stability than standard pure ***,the cs2pbi2cl2perovskite with photochromic feature may find applications in optical encryption,as preliminarily shown in this work.

关键词： cs2pbi2cl2 light-induced phase transition photochromism optical encryption

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2D/3D混维全无机钙钛矿太阳电池研究

2D/3D混维全无机钙钛矿太阳电池研究

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作者：杨术杰华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

钙钛矿材料具有优异的光电性能,非常适合于用作太阳电池吸光层,从2009年至今,钙钛矿太阳电池(perovskitesolarcells,PScs)的光电转换效率(PCE)已由最初的3.8%提升到了 25.5%,接近晶硅太阳电池的最高效率。然而目前高效率的有机-无机杂... 详细信息

钙钛矿材料具有优异的光电性能,非常适合于用作太阳电池吸光层,从2009年至今,钙钛矿太阳电池(perovskitesolarcells,PScs)的光电转换效率(PCE)已由最初的3.8%提升到了 25.5%,接近晶硅太阳电池的最高效率。然而目前高效率的有机-无机杂化钙钛矿太阳电池热稳定性差,源于其中的有机组分(甲胺离子(MA+)、甲脒离子(FA+)等)在高温工作环境中易发生降解。构建全无机的csPbX3(X=I,Br,cl)钙钛矿太阳电池可以从一定程度上解决有机-无机杂化钙钛矿电池热稳定性低的问题,但目前全无机钙钛矿太阳电池光电转换效率相比有机-无机杂化钙钛矿太阳电池仍然较低,并且由于cs离子尺寸较小不足以支撑钙钛矿PbX6八面体结构,立方相csPbX3常温下极易发生相变,导致效率严重下降,开发高效、高稳定性的全无机钙钛矿太阳电池对于该类太阳电池的发展有着重要意义。本文首先构建了二维(2D)/三维(3D)cs2pbi2cl2/cspbi2.5Br0.5混维结构钙钛矿,研究结果表明:2D cs2pbi2cl2的引入减缓了钙钛矿薄膜结晶速率,改善了薄膜形貌,提高了钙钛矿结晶性,薄膜表面覆盖率增加,粗糙度降低,同时,cs2pbi2cl2钝化了薄膜缺陷,抑制了非辐射复合,薄膜缺陷态密度显著降低。通过对器件光电性能的测试表征发现:cs2pbi2cl2的引入大大提高了钙钛矿太阳电池性能,2D/3D器件的载流子复合被抑制,光电转换效率相较于纯3D器件提高了 64%,在氮气手套箱中存储2600 h以上仍能保持其初始效率的89%,表现出良好的稳定性。此外,为了解决一步溶液法制备过程中晶体生长难以控制的问题,使用甲醇/异丙醇(MT/IPA)混合溶液辅助优化了 2D/3D全无机钙钛矿太阳电池的制备工艺,甲醇/异丙醇溶液和2D cs2pbi2cl2协同作用获得了均匀致密的高质量钙钛矿薄膜,优化后的电池器件获得了最高14.1%的光电转换效率,其开路电压(VOC)为1.245 V,短路电流(JSC)为15.10 mA/cm2,填充因子(FF)为75.02%。同时甲醇/异丙醇辅助制备工艺能够减少空气中水分等杂质对钙钛矿结晶过程的影响,在空气环境中制备的2D/3D混维结构全无机钙钛矿太阳电池获得了 8.91%的光电转换效率,而使用一步溶液法制备的参比样器件效率仅为3.51%。

关键词：全无机钙钛矿太阳电池 cs2pbi2cl2 cspbi2.5Br0.5 2D/3D 混维

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