SnCl2和SrCl2改性钙钛矿层及光电性能研究

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最近,有机-无机卤化物钙钛矿材料由于其优异的光伏性能引起了人们极大的研究兴趣。本论文选择SnCl2和SrCl2改性钙钛矿得到性能更佳的钙钛矿材料。首先探究了两步连续沉积法的制备工艺。对PbI2的浓度、MAI的浓度、钙钛矿退火温度等部分工艺参数进行优化。研究表明当PbI2浓度为1.0 mol/L、MAI浓度为50 mg/m L、退火温度为100℃时制备钙钛矿太阳能电池的器件性能最佳。然后使用SnCl2添加剂成功的制备Pb-Sn杂化钙钛矿材料。利用AFM、SEM、XRD、UV-vis、PL、J-V等对钙钛矿层形貌、结晶性及光电性能进行了测试。研究结果得到,使用适量的SnCl2添加剂得到均匀平滑、连续性好、覆盖率高的薄膜。添加SnCl2降低PbI2的结晶性及结晶速率,当添加剂浓度为0.16 mol/L时制备的钙钛矿样品结晶度最好。使用SnCl2导致紫外可见吸收谱线发生蓝移。光致发光光谱相对无添加剂发射峰峰位发生偏移,载流子抽取效率提高。最后使用SrCl2添加剂改性钙钛矿材料。研究表明适量SrCl2提高了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率,当SrCl2掺杂浓度为0.02 mol/L、PbI2涂膜转速为4000 rpm、PbI2层浸润时间为2.0 min时,电池的效率提高至5.28%。当添加剂浓度为0.02 mol/L时,PbI2层均方根粗糙度最低为28.7 nm。此外使用SrCl2添加剂使PbI2和钙钛矿的结晶性及结晶速率增大。紫外吸收光谱曲线发生了红移,光致发光光谱图发射峰峰位发生偏移,载流子迁移寿命增加。
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