堿金屬碘化物和氫碘酸共添加低溫制備高穩定的CsPbI3薄膜*

閆雅婷 張景研 李斌旗 朱志立 谷錦華

(鄭州大學物理學院 (微電子學院)， 材料物理教育部重點實驗室， 鄭州 450052)

無機鈣鈦礦CsPbI3由于好的熱穩定性和合適的光學帶隙具有很好的發展前景， 作為太陽電池的吸收層，CsPbI3必須形成黑色相(α-CsPbI3).為了低溫制備出空氣中穩定的優質α-CsPbI3， 本文在前驅液中同時添加堿金屬碘化物(NaI， KI)和氫碘酸(HI).研究發現: 與僅有HI添加劑相比， 添加堿金屬碘化物后低溫制備的α-CsPbI3薄膜的質量和穩定性均有提高， 即薄膜致密度提高、晶粒增大、內部缺陷減少、光吸收增強.因此，堿金屬碘化物和HI共添加是進一步提高CsPbI3無機鈣鈦礦太陽電池效率和穩定性的有效方法.

1 引 言

有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池由于兼有高效和低成本的優點， 成為目前太陽電池領域的研究熱點[1-5].自2009年首次報道以來， 光電轉換效率從3.8%[6]快速提升至目前的25.5%[7].然而有機-無機雜化鈣鈦礦薄膜中的有機部分(如甲胺、甲脒)容易與空氣中的氧和水反應， 從而導致鈣鈦礦薄膜分解[8-11].以銫離子取代有機陽離子形成的無機鈣鈦礦薄膜， 能夠很好地解決鈣鈦礦薄膜的結構穩定性[12].然而最適合光伏用的無機鈣鈦礦CsPbI3黑相(α-CsPbI3)在空氣中會自發地變成黃相(δ-CsPbI3).為了解決CsPbI3薄膜的相不穩定性問題， 2015年Eperon等[13]首次通過在前驅液中添加氫碘酸(HI)低溫制備了α-CsPbI3薄膜， 薄膜的穩定性得到提高， 制備的太陽能電池的效率(PCE)為2.9%.后來不同的研究組[14-18]相繼通過添加HI低溫制備了α-CsPbI3薄膜， 并且將 PCE提高到6.44%.然而， 通過添加HI制備……