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用聚合物添加剂调节钙钛矿薄膜的结晶以制备高效钙钛矿太阳能电池

董晴晴  
【摘要】:有机-无机杂化钙钛矿材料以其独特的优势吸引了广泛关注,在钙钛矿太阳能电池性能的研究中,钙钛矿活性层结晶和形貌的调控是一个重要问题,其中,引入添加剂是一种常用且简便有效的手段。本论文中使用一种廉价易得且环境友好的聚合物——聚乙烯亚胺(PEI)作为添加剂来调控钙钛矿活性层的形貌。实验中,通过在钙钛矿前驱体溶液中引入PEI作为添加剂来调节CH3NH3Pb I3–x Clx的晶体生长,考察了不同量的PEI对钙钛矿结晶的影响。另外,通过对其进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、交流阻抗谱(ACIS)、稳态荧光光谱(PL)和荧光衰减曲线等一系列的表征测试,进一步证明了PEI对钙钛矿薄膜的结晶影响和形貌调控作用。我们发现,适量的添加剂PEI会促进钙钛矿均匀的结晶,表现出晶粒变大,薄膜缺陷减少,覆盖率增加和平整度提高的性质,进而提升钙钛矿太阳能电池的光伏性能。当PEI的含量是1.00 wt%时,钙钛矿各方面性能表现最佳,最高能量转换效率为14.07%,相比与空白器件11.17%的电池效率,整体提升了26%。此研究表明,廉价的PEI可有效的调控钙钛矿薄膜的质量,为将来钙钛矿太阳能电池低成本的工业化生产提供了理论依据。


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