高效率柔性钙钛矿太阳能电池

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钙钛矿材料由于具有大的吸光系数,高载流子寿命、高电荷迁移率以及极低的缺陷态密度,在廉价太阳能电池以及其它光电器件中展现出极大的应用价值。因器件制备方法简单、材料廉价、对污染物不敏感等突出优点,钙钛矿有望成为光伏、激光、发光等领域的革命性材料。太阳能电池中,柔性电池由于具有质量轻,便携式,易于运输等优点被广泛关注。目前,高效钙钛矿太阳能电池均采用典型的三明治构型(阴极/电子传输层/钙钛矿吸光层/空穴传输层/阳极)。其中,高温制备的结晶性氧化钛是最有效的电子传输材料,但是,高温(>450℃)过程不仅增加了能耗,同时也限制了柔性钙钛矿太阳能电池的应用。我们利用可低温溶液加工的一种固态离子液作为电子传输材料,结合光电性能较好的(HC(NH22PbI30.85(CH3NH3PbBr30.15复合钙钛矿材料制备的柔性钙钛矿太阳能电池的效率达到16.09%,高于之前柔性器件的最高效率。通过稳态以及时间分辨荧光,阻抗谱,开尔文探针显微镜,缺陷态密度测试等分析发现,此固态离子液电子传输材料具有较强的光减反性能,较高的电子迁移率以及合适的能级,在此电子传输材料上制备的钙钛矿薄膜的缺陷态密度明显降低。高电子迁移率以及低缺陷态密度使基于此固态离子液电子传输材料的柔性钙钛矿太阳能电池的性能得到很大的提升,同时有效抑制了器件的电流-电压曲线的滞后效率。该工作对制备大面积卷到卷柔性钙钛矿太阳能电池提供了切实可行的途径。
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