前驅體混合比例對CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜微觀結構及光伏器件性能的影響

季庚午 張曉楠 楊迎國 趙 濱 文 聞 高興宇1（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

3（中國科學院微觀界面物理與探測重點實驗室 上海 201800）

前驅體混合比例對CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜微觀結構及光伏器件性能的影響

季庚午1,2張曉楠1,2楊迎國1,3趙 濱1,3文 聞1,3高興宇1,31（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

3（中國科學院微觀界面物理與探測重點實驗室 上海 201800）

有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池具有優異的光電性質、簡單的制備工藝等優點，短短幾年內其最高光電轉換效率已超過21%，成為高效太陽能電池非常有前景的研發熱點。一步溶液旋涂法是目前CH3NH3PbI3等鈣鈦礦材料使用最廣泛、最簡便的制備方法。在制備中前驅體混合比例尤為關鍵，在一定程度上決定著薄膜結晶質量、表面形貌以及表面化學成分，并對最終器件效率產生重要影響。利用同步輻射掠入射X射線衍射(Grazing incidence X-ray diffraction, GIXRD)、掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscopy, SEM)和X射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)系統地研究了不同前驅體混合比例對CH3NH3PbI3薄膜的結晶機理、表面形貌及化學組分的影響。研究結果表明，增加CH3NH3I的混合比例雖然會增強鈣鈦礦晶體的織構現象、提升鈣鈦礦薄膜表面覆蓋率，但器件效率大幅下降。XPS結果表明，鈣鈦礦薄膜中前驅體碘甲胺和碘化鉛反應不充分，殘余驅體聚集在薄膜表面，這將導致器件載流子傳輸層/鈣鈦礦薄膜界面處載流子收集能力的降低，進而導致器件性能的降低。……