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高效无空穴传输材料钙钛矿太阳能电池异质结特性研究

石将建  卫会云  吴会觉  罗艳红  李冬梅  孟庆波  
【摘要】:钙钛矿太阳能电池因其优异的光电转换性能和较低的制备成本而受到广泛关注,其光电转换效率已突破15%。其中,无空穴传输材料钙钛矿电池能够进一步简化电池结构,降低成本,有利于提高电池稳定性,是钙钛矿电池重要发展方向。Etgar等采用一步法实现了无空穴传输材料钙钛矿电池5.5%和8%的效率,并利用电容-电压测试对电池的异质结特性进行了初步研究。[1-3]我们率先将两步法引入到无空穴传输材料钙钛矿电池的钙钛矿薄膜制备,在多孔TiO2上获得了高质量CH3NH3PbI3薄膜,电池效率率先突破10%(Fig.1a)。进一步通过对CH3NH3PbI3界面修饰,获得了超过11%的效率[1-3]。在此基础上,利用半导体异质结二极管模型并结合交流阻抗谱测量对该电池的异质结特性进行了研究(Fig1b),得到了表征异质结特性和界面电荷传输机制的二极管理想因子(A~2)、二极管正向电流密度(J0~10-7 mA/cm2)、串联电阻等异质结本征参数。这些参数可以很好的描述电池性能,电池正向电流输运机制,并可以较好地从电学角度解释钙钛矿电池中普遍存在的高电压特性。

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