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填充因子达80.11%的钙钛矿太阳电池

左传天  何旦  丁黎明  
【摘要】:我们发现,在钙钛矿前驱体溶液中加入CH3NH3Cl或NH4Cl可以明显改善CH3NH3PbI3的结晶度和膜形貌,电池效率得到大幅提高。用NH4Cl为添加剂制备的电池填充因子超过80%,是溶液法制备的钙钛矿电池的最高填充因子。XRD显示,前驱体溶液中加入CH3NH3Cl或者NH4Cl所形成的CH3NH3PbI3薄膜衍射强度明显增强,NH4Cl为添加剂时衍射最强,表明钙钛矿结晶度获得提高。SEM显示未加添加剂制备的薄膜非常粗糙,不能覆盖基底,加CH3NH3Cl制备的薄膜明显变得均匀,加NH4Cl制备的薄膜表面更加均匀、致密(见图1)。AFM图与SEM图相符。加NH4Cl制备的薄膜粗糙度大大降低。无添加剂、加CH3NH3Cl、加NH4Cl制备的薄膜RMS粗糙度分别为47.5 nm、15.3 nm、5.2 nm。无添加剂制备的电池效率仅有0.04%,加CH3NH3Cl制备的电池开路电压为0.92 V,短路电流为12.78mA/cm2,填充因子为69.40%,效率为8.16%;加NH4Cl制备的电池开路电压为0.88 V,短路电流为14.08mA/cm2,填充因子为80.11%,效率为9.93%。我们的工作充分表明提高钙钛矿吸光层结晶度和改善膜形貌可以大大提高太阳电池能量转换效率。

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