基于碱金属氯化物的钙钛矿太阳能电池界面钝化

李德辉, 王宝旭, 张景林

(吉林大学 电子科学与工程学院, 长春 130012)

0 引 言

能源危机和环境污染已成为制约人类社会发展的两大难题, 太阳能作为一种清洁可再生能源受到人们越来越多的关注。钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿为核心的新型太阳能电池, 因其大的吸光系数, 长的载流子扩散长度, 高载流子迁移率和低温溶液处理工艺等优势在近十年间获得了迅猛发展[1-5]。目前, 器件的能量转换效率已经突破至25.2%, 但其大规模的商业化生产仍然有很大的阻碍[6]。除了铅毒性和器件稳定性的问题外, 需要注意到, 器件中的电荷传输将直接影响器件性能, 这与钙钛矿太阳能电池中层与层之间的界面特性是密切相关的[7-8]。在正型钙钛矿太阳能电池中, 电子传输层通常使用金属氧化物, 如TiO2(Titanium Dioxide)、 ZnO(Zinc Oxide)等[9-11]。然而, 在这种电子传输层和钙钛矿层的界面处往往存在大量的缺陷, 容易引起电荷复合, 产生复合损失。因此, 可以在电子传输层/钙钛矿层的界面处引入钝化材料, 从而抑制界面复合, 促进电荷传输。

基于此, 笔者在器件的电子传输层/钙钛矿层的界面处引入了一种钝化材料以提高器件的性能。界面钝化材料是多样的, 包括无机盐, 有机聚合物和有机小分子材料等。LiCl(Lithium Chloride)是一种常见的碱金属氯盐, 其中Li离子具有较小的电负性, 能与TiO2中的4价Ti离子之间发生电荷转移, 从而钝化TiO2表面由于氧空位引起的缺陷, Cl离子则可以补偿钙钛矿薄膜下表面的I离子空位缺陷, 这两种离子对缺陷的钝化有利于减少电荷在界面处的复合[12-13]。……