P型晶硅钙钛矿异质结的制备及其特性研究

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有机/无机杂化钙钛矿太阳电池由于成本低效率高等优点成为近年来国内外的研究热点之一。但是,钙钛矿太阳电池中有机空穴传输材料的热不稳定性导致的电池性能衰退等问题制约了钙钛矿太阳电池进一步的发展。本文采用稳定性好的p型晶硅替换有机空穴传输材料,制备了P型晶硅钙钛矿异质结并对其光电特性进行研究,为今后开发高效稳定的P型晶硅钙钛矿异质结太阳电池提供参考。主要研究内容和结果如下:1、分别采用溶液一步法和两步连续沉积法制备CH3NH3PbI3薄膜,通过AFM、XRD、SEM研究衬底温度、旋涂速率、退火温度,CH3NH3I溶液浓度以及浸渍时间对CH3NH3PbI3薄膜的表面形貌和结晶度的影响,并通过I-V测试研究上述的各个工艺参数对CH3NH3PbI3薄膜的电学特性的影响。研究结果表明:在溶液一步法中,衬底温度为40°C,旋涂速率为3000rpm,退火温度为100°C时,薄膜表面形貌和结晶度得到了较大的优化,其电导率也大幅度提高。两步连续沉积法制备的CH3NH3PbI3薄膜有PbI2晶体残留,这可能是由于在平面结构中PbI2晶粒尺寸因没有介孔结构的限制而过大以至于难以与CH3NH3I溶液充分反应所导致。2、通过溶液一步法在P型晶硅上制备CH3NH3PbI3薄膜形成CH3NH3PbI3/p-Si异质结,并对此异质结进行无光照和有光照I-V测试和C-V测试。研究结果表明:CH3NH3PbI3/p-Si异质结具有整流特性和光电转换特性,其开路电压为10mV,短路电流为0.16uA。CH3NH3PbI3薄膜的C-V测试结果显示其具有介电非线性特性,其介电常数约为4.64。CH3NH3PbI3/p-Si异质结的C-V测试结果显示Ag/CH3NH3PbI3/p-Si异质结具有与MIS(金属-绝缘层-半导体)结构相似的C-V特性曲线,与理想MIS的C-V特性曲线相比,异质结的C-V曲线整体沿电压轴向正电压方向平移。C-V特性曲线的这种平移表明:Ag/CH3NH3PbI3/p-Si异质结界面存在界面缺陷,CH3NH3PbI3层也可能存在固定电荷。这种界面缺陷是导致CH3NH3PbI3/p-Si异质结开路电压的大幅度降低的重要原因。
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