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利用混合溶剂实现钙钛矿材料微观结构和光电性能优化

来源期刊:无机材料学报2017年第8期

论文作者:郭秀斌 于威 李婧 蒋昭毅 马登浩 刘海旭

文章页码:870 - 876

关键词:混合溶剂;钙钛矿;光电特性;钝化;

摘    要:采用纯N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂、纯二甲基亚砜(DMSO)溶剂以及DMSO/DMF不同体积比例混合溶剂制备钙钛矿(CH3NH3PbI3)薄膜,并系统研究了不同溶剂对钙钛矿薄膜微结构及光电特性的影响。结果表明,随着DMSO在混合溶剂中比例增加,钙钛矿薄膜平均晶粒尺寸增大,碘化铅(PbI2)残留量降低,同时薄膜中有序的钙钛矿晶体所占比例呈现先增大后减小的趋势,并且当DMSO占混合溶剂体积比为60%时达到最大。薄膜Urbach能,载流子寿命以及PbI2含量之间的关系表明,微量的PbI2可有效钝化钙钛矿薄膜的缺陷。经过优化后(DMSO占混合溶剂体积比为30%),钙钛矿太阳电池的光电转换效率达到15.1%(VOC=0.99 V;JSC=20.9 m A/cm2;FF=0.73)。

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利用混合溶剂实现钙钛矿材料微观结构和光电性能优化

郭秀斌1,于威1,李婧1,蒋昭毅2,马登浩2,刘海旭1

1. 河北大学物理科学与技术学院河北省光电信息材料重点实验室2. 北京航空航天大学物理科学与核能工程学院

摘 要:采用纯N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂、纯二甲基亚砜(DMSO)溶剂以及DMSO/DMF不同体积比例混合溶剂制备钙钛矿(CH3NH3PbI3)薄膜,并系统研究了不同溶剂对钙钛矿薄膜微结构及光电特性的影响。结果表明,随着DMSO在混合溶剂中比例增加,钙钛矿薄膜平均晶粒尺寸增大,碘化铅(PbI2)残留量降低,同时薄膜中有序的钙钛矿晶体所占比例呈现先增大后减小的趋势,并且当DMSO占混合溶剂体积比为60%时达到最大。薄膜Urbach能,载流子寿命以及PbI2含量之间的关系表明,微量的PbI2可有效钝化钙钛矿薄膜的缺陷。经过优化后(DMSO占混合溶剂体积比为30%),钙钛矿太阳电池的光电转换效率达到15.1%(VOC=0.99 V;JSC=20.9 m A/cm2;FF=0.73)。

关键词:混合溶剂;钙钛矿;光电特性;钝化;

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