AFM:北京大学朱瑞报道全无机结构CsPbIxBr3‐x太阳能电池效率达到18%

纳米技术

2020-03-05

基于Cs离子的全无机钙钛矿太阳能电池（perovskites solar cells）目前得到了广泛研究。局限于大量的缺陷和比较差的界面结构，全无机结构太阳能电池的工作效率较低，远未达理论效率。通常的两步钝化策略能够在一定程度上消除缺陷位点，但是由于弱极性溶剂的使用会改变钙钛矿的结构。北京大学朱瑞开发了一种界面修饰方法用于提升全无机钙钛矿太阳能电池的工作效率。

本文要点：

(1）发展了一种界面调控方法（spontaneous interfacial manipulation (SIM)），用于调整2D/3D二维-三维多级钙钛矿的界面。这种方法得到的界面结构不仅消除了缺陷，还能阻止潮湿气氛的破坏。通过XRD出现在14.2^o和28.5^o的峰证明界面二维GA₂PbI₄的存在。通过原位XPS实验对不同深度的N含量进行表征，说明了GA⁺离子仅仅分布于界面上，体相中却不存在。

(2）基于Indium tin oxide (ITO)/SnO2/perovskite/SpiroOMeTAD/Au结构的太阳能电池效率由13.64 %提高至>18 %，同时电池的工作寿命得以提高。荧光寿命测试发现，界面处理的钙钛矿复合结构比未处理的对照电池器件相比，有更高的荧光寿命。通过广角XRD（GIWAXS）验证了界面上存在二维GA₂PbI₄。

(3）密度泛函理论研究了界面上的电荷转移机理。发现了在界面上明显的正负电荷分布，说明界面上空穴在界面上的转移过程由CsPbIxBr3-x转移到GA₂PbI₄。

参考文献

Yifan Zheng; Xiaoyu Yang; Rui Su; Pan Wu; Qihuang Gong; Rui Zhu

High‐Performance CsPbIxBr3‐x All‐Inorganic Perovskite Solar Cells with Efficiency over 18% via Spontaneous Interfacial Manipulation，Adv. Funct. Mater. 2020, 2000457, DOI: 10.1002/adfm.202000457

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202000457