P-I-N型锡铅钙钛矿太阳电池性能的限制因素及解决策略*

王俪璇 李仁杰 刘辉 王鹏阳石标 赵颖 张晓丹†

1) (南开大学， 光电子薄膜器件与技术研究所， 太阳能转换中心， 天津 300350)

2) (天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室， 天津 300350)

3) (薄膜光电子技术教育部工程研究中心， 天津 300350)

4) (化学科学与工程协同创新中心， 天津 300072)

5) (南开大学可再生能源转换与储存中心， 天津 300072)

锡铅钙钛矿太阳电池已被证明可以用于全钙钛矿叠层太阳电池中， 作为窄带隙底电池进一步提高器件光电转换效率.目前， P-I-N型锡铅钙钛矿太阳电池的最高效率为21.7%， 明显低于铅基钙钛矿太阳电池.本文分析了限制其性能提高的主要因素， 并针对性地总结了近几年研究工作者们提出的有效解决策略， 主要包括: 1)通过添加富锡化合物、强还原剂或含大的有机阳离子的化合物以抑制Sn2+氧化， 减少锡铅钙钛矿材料p型掺杂程度， 降低电池开路电压损耗; 2)通过调控组分、改变钙钛矿薄膜制备方法、溶剂工程或添加含功能性基团的化合物以延缓锡铅钙钛矿薄膜结晶生长速率， 提高薄膜质量; 3)通过选用合适的电子传输层或空穴传输层， 减少能级失配对载流子传输的影响或避免载流子传输层的本身不稳定性对器件的影响.最后， 本文展望了锡铅钙钛矿太阳电池的未来发展， 认为其不仅有望实现高效稳定的单结太阳电池， 而且还可以应用于高效全钙钛矿叠层太阳电池.

1 引 言

自2009年Miyasaka等[1]首次使用钙钛矿作为光吸收层达到3.8%的功率转换效率(power conversion efficiency， PCE)以来， 铅基……