氫鍵調(diào)節(jié)的添加劑工程制備高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池

范芳芳,文麗榮,周忠敏

(青島科技大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院,山東 青島 266042)

在過去的十年中,有機(jī)無機(jī)雜化的鈣鈦礦由于其優(yōu)良的光物理性能,在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展[1-5]。鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)的最高能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)已達(dá)到25.7%,顯示出巨大的商業(yè)化潛力[6]。盡管如此,到目前為止,PSCs的壽命(穩(wěn)定性)還遠(yuǎn)沒有達(dá)到商業(yè)化的要求,因此如何制造出既高效又穩(wěn)定的PSCs器件仍是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)[7]。為了實(shí)現(xiàn)PSCs兼具高光伏性能和運(yùn)行穩(wěn)定性,人們?cè)谔岣哜}鈦礦薄膜質(zhì)量和優(yōu)化PSCs器件結(jié)構(gòu)方面做出了大量努力。

鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量通過影響光吸收和載流子產(chǎn)生、載流子輸運(yùn)以及復(fù)合等過程對(duì)器件的性能有很大的影響。一般來說,高質(zhì)量薄膜的基本條件是形貌均勻致密、結(jié)晶度高、尺寸大、缺陷密度低。迄今為止,研究人員為制備高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜做了很多努力,如開發(fā)不同的加工工藝、使用不同的添加劑、優(yōu)化前驅(qū)體溶劑、摻雜鈣鈦礦材料等[8-14]。其中,添加劑工程是一種簡單有效的策略,已廣泛應(yīng)用于提高PSCs的性能和穩(wěn)定性。已有各種的添加劑被報(bào)道,包括有機(jī)/無機(jī)鹽、離子液體、多功能分子和聚合物[15-16]。由于所含的各種官能團(tuán),多功能添加劑可以與鈣鈦礦前體發(fā)生多種相互作用。迄今,多功能添加劑的作用已被廣泛的研究和報(bào)道,包括調(diào)節(jié)鈣鈦礦結(jié)晶、鈍化缺陷、抑制離子遷移或同時(shí)結(jié)合多種功能。ZHENG 等[17]將甘氨酸鹽酸鹽(Gly+)作為添加劑提高低維Ruddlesden-Popper (RP)鈣鈦礦的性能。……