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通过原位晶粒封装提升甲脒基钙钛矿的稳定性

刘堂昊  周圆圆  罗德映  朱瑞  
【摘要】:甲脒基钙钛矿由于吸收区宽、热稳定性好等优点,在太阳能电池研究中受到越来越多的关注。但是这种钙钛矿材料在湿润环境下容易降解,这点严重限制了它走向应用。针对这一问题,我们提出使用二氧化硅(SiO_2)对钙钛矿晶粒进行原位封装的策略。SiO_2可以通过四乙氧基硅烷(TEOS)的水解反应产生。在钙钛矿前驱体溶液中引入TEOS和H2O,经过一定的水解时间之后,使用这种前驱液旋涂薄膜,在钙钛矿结晶过程中,SiO_2无法进入钙钛矿晶粒内部,从而自然填充于晶界位置或附着于晶粒表面,对钙钛矿晶粒形成封装。SiO_2封装层的厚度取决于TEOS的用量和水解时间。经过适当的优化之后,SiO_2一方面可以将钙钛矿晶粒与空气隔绝开来,减缓钙钛矿的降解;另一方面不会影响钙钛矿薄膜内部的电荷传输,还可以钝化钙钛矿薄膜表面的缺陷,提升电荷传输性能。基于这种原位封装策略,甲脒基钙钛矿太阳能电池最高可实现19.5%的能量转换效率,并且在空气中稳定存放1000小时。

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