熏蒸后处理工艺制备高效反向平面钙钛矿太阳能电池

王晨亮¹，李荣幸¹,彭 成²，季淑媛³

（1.湖南工程学院智能科学与工程学院，湖南 湘潭 411101;

2.宜春职业技术学院机电与新能源汽车学院,江西 宜春 336000;

3.湖南工程学院应用技术学院，湖南 湘潭 411101)

摘  要：将二乙烯三胺(DETA)作为甲胺铅碘(MAPbI,)基钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿层与电子传输层的界面修饰层，并在这一过程中，创新性地来用非旋涂法对界面进行处理，即以DETA蒸汽分子熏蒸后处理钙钛矿薄膜，在不损伤薄膜表面的条件下，有效钝化钙钛矿界面处的缺陷。同时，利用DETA中的氨基基团，作用于钙钛矿表面中未配位的PB²*，有效降低非辐射复合概率，降低载流子在迁移中被俘获的可能,进而提高整体器件性能及稳定性，最终实现19.73%的光电转换效率。

关键词：钙钛矿；后处理;钝化缺陷

0 引言

过去10年来,钙钛矿成为了半导体材料的“新贵”，这得益于其优异的固有光学和电子特性（带隙可调、光吸收系数大、电荷扩散长度长、载流子迁移率高），以及低成本的加工方式凹。以金属卤化物钙钛矿为基底的太阳能电池的器件光电转换效率在2009年时仅有3.8%，与同期效率19%的单晶硅电池相去甚远，而如今钙钛矿电池的效率已经突破了26%。在光伏发展历史上，如此增长态势在几代半导体材料当中也属罕见，这也说明钙钛矿具备广阔的商业应用前景。然而，钙钛矿太阳能电池的这种多层结构决定了器件中层与层之间关系的重要性。在电池器件制备过程中，需处理好钙钛矿这一活性层与空穴、电子传输层这两者的界面关系。如果两者结合得不好，界面处存在大量缺陷，会导致钙钛矿中的光生载流子还来不及经由器件的两端电极传导出去，就在界面被缺陷俘获，从而影响器件效率。

为处理好这一问题，研究人员通过对界面进行修饰，达到钝化钙钛矿表面缺陷，优化载流子传输效率的效果。钱奕成“利用苯甲胺作为钙钛矿与电子传输层的界面修饰层，减少界面电荷的积累，有效钝化钙钛矿与电子传输层之间的界面缺陷，抑制不利于光电效率的非辐射复合，载流子的平均寿命得到显著提高。Wu等将盐酸胍引人钙钛矿与电子传输层的界面，发现盐酸胍可以作用于钙钛矿表面游离的离子，提高钙钛矿的稳定性。

研究将二乙烯三胺（DETA)蒸汽分子以熏蒸的方式引人钙钛矿薄膜与电子传输层之间。其中，钙钛矿薄膜中未配位的Pb²*易在界面处进行游离，成为器件运作中的不稳定因素；DETA中的氨基能够与其发生相互作用，钝化界面缺陷，抑制由缺陷引起的非辐射复合，同时提高钙钛矿晶体的结晶性，降低薄膜中的缺陷态密度，最终得到高效稳定的钙钛矿太阳能电池器件。

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