預熱前驅液及改變退火時間在大氣下製備鈣鈦礦太陽能電池

Abstract

高效率鈣鈦礦太陽能電池 (PSCs) 需要使用可控制氣氛的充氮手套箱中製造。 本研究我們使用預熱 MAPbI3 前體液溫度，並在相對濕度 (60-70%) 與電池有效活性面積 ≈ 0.09 cm2 的反式混合鹵化物 CH3NH3PbI3 PSCs ，探討元件性能與鈣鈦礦薄膜之間的相關性。我們研究利用一種用於生產高質量的有機-無機鈣鈦礦薄膜和太陽能電池，並耐濕且通用的製造方法。由於採用了預熱方法，所以大大抑制了濕度的影響。使用預熱MAPbI3 前驅液可以增加對可見光波長的吸收，研究發現當結構中存在少量 H2O 時，它可以填充 MAPbI3 薄膜中的晶界； XRD分析表明改變預熱溫度可以減少中間相。使用簡單的鈣鈦礦前驅體預熱方法，在大氣環境製程 PSCs 的光電轉換效率 (PCE) 達到 7.72%。 第二部分我們將預熱鈣鈦礦前驅液90 oC，進行不同退火時間處理，來改變鈣鈦礦晶粒尺寸，有助於在環境大氣氣氛中，ITO基底上獲得均勻穩定的鈣鈦礦薄膜。最終我們得出結論，這些結果將在大氣條件下實現更好的 MAPbI3 薄膜均勻性，並提供了一種可行的方法。這一研究努力是為了理解 MAPbI3 薄膜的物理特性，並揭開在大氣環境中製備 MAPbI3 薄膜，並進行進一步的元件開發，獲得在大氣條件下製造的高效鈣鈦礦太陽能電池，而無需具有良好穩定性的有機空穴及導電材料。最終我們獲得太陽光電轉換效率為10.7%。