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氘代二甲基亚砜_氘代二甲基亚砜英文
钛矿,衬底,界面氘代二甲基亚砜_氘代二甲基亚砜英文
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
图1
为了解决这个问题,作者用固态CBH添加剂(熔点153 oC)代替了部分DMSO。类似于DMSO,该添加剂也可以通过其C=O键与Pb阳离子进行配位(图2A)。在高温退火过程中,CBH几乎不蒸发,因此保留在钙钛矿膜内,避免了退火过程中的体积塌陷,从而减少了孔穴的形成。此外,CBH还能降低钙钛矿膜中有害I2的生成。首先,在MA0.6FA0.4PbI3薄膜中引入CBH后,作者确定了傅里叶变换红外光谱(FTIR)中C=O峰的位移(图2B)。这种相互作用减缓了钙钛矿膜的快速结晶,增强了钙钛矿膜的结晶程度。
由于CBH的非挥发,使用CBH添加剂可以显著减少孔洞(图2C)。在溶液中加入一定量的DMSO (Pb的~25%)有助于晶粒的生长,但只有10%的DMSO包埋才会导致孔穴的形成。掠入射X射线衍射(GIXRD)结果表明,钙钛矿顶部壳层的快速形成和CBH-Pb配位中CBH分子的延迟释放会使部分CBH分子由于膜向下结晶而从HTL侧排出。CBH改后的钙钛矿膜的钙钛矿-空气和钙钛矿-HTL界面的XPS表征显示钙钛矿-HTL界面上有更多的CBH分子(图2D),而对照膜只显示了一个单一的铵峰。此外,作者还进行了钙钛矿薄膜的光致发光(PL)测试。相比CBH未改的钙钛矿膜,CBH改后的钙钛矿膜表现出更均匀的PL发射光(可能来自更少的孔隙)和更强的PL发射强度(来自钝化作用,图2E)。这两种效应都能减少电荷的复合,促进电荷的提取。
图2
电流密度-电压(J-V)特表明,CBH改后的PSCs提供23.8%的PCE(图3A),开路电压(VOC)升高为1.17 V,短路电流密度(JSC)为24.1 mA·cm-2,填充系数(FF)为0.842。外部量子效率(EQE)光谱结果显示CBH改后的PSCs的带隙宽度为1.49 eV,其VOC亏损较小,为0.32 V。CBH改后的PSC显示了稳定的PCE (23.6%,图3A)。PSCs的重现也很好(图3B),其中50和88%的PSCs的PCEs值分别能超过22.5和22.0%。
作者使用AM 1.5滤光片模拟太阳光照,控制空气的相对湿度为~40 ± 10%,测试了封装钙钛矿组件的长期稳定。测试期间没有使用紫外光过滤器。所有设备都连接到一个自动最大能量点(MPP)追踪器,这样就可以使设备在MPP和光浸透条件下保持工作状态。仪器的温度测量为~60 oC (光的热效应)。图3C比较了CBH改前和CBH改后的PSCs的运行稳定。CBH改后的PSC在光浸透550小时后效率损失可以忽略不计,而CBH改前的PSC在光浸透~200小时后输出功率接近零。这种良好的稳定无需对叶片涂层的钙钛矿膜进行后处理即可实现。
稳定测试结束后,作者将光浸透组件从ITO玻璃衬底上剥离,并对钙钛矿衬底界面进行SEM表征。CBH改前的组件在其钙钛矿-衬底界面显示出明显的降解,并伴有孔洞的合并,而CBH改后的组件在底部界面没有显示出明显的形貌变化(图3C)。作者认为,PSC组件稳定的提高不仅是因为减少了积聚电荷和分解产物的界面孔隙,还因为CBH是一种有效的还原剂。钙钛矿膜中CBH的残留进一步降低了钙钛矿光浸透中有害碘蒸气的形成。作者将CBH改后的组件浸入到一个装有5 ml甲苯的小瓶中,然后将其照射15小时。甲苯萃取物的紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱表明,残留的CBH抑制了碘的形成(图3D)。
图3
作者通过叶片涂层法制备组件面积从10.7到60.8 cm2的钙钛矿微组件来评估CBH添加剂与升标工艺的相容。由5和14个基元组成的微组件的效率高达20.1% (VOC = 1.17 V,JSC = 21.8 mA·cm-2,每个基元的FF = 0.786)和19.7% (VOC =1.15 V,JSC = 21.5 mA,每个基元的FF = 0.798),组件面积分别为17.9和50.1 cm2 (图4A),由J-V扫描得到。CBH改后的组件的几何填充因子(GFF)为92%。因此,在最佳微组件中,每个面积为3.6 cm2的基元的JSC为23.7 mA·cm-2,VOC为1.17 V,有效面积效率为21.8%。
作者将效率最高的微型组件送往NREL进行认证,组件面积为18.1和50.0 cm2的微型组件的稳定效率分别达到了19.3和19.2% (图4B)。为了保持组件测量的准确率,需要稳定的光电流,而常规的J-V扫描通常会高估组件效率0.5-1%。进一步对112个小组件的效率进行统计分析,其分布如图4C所示。50%以上的微型组件的PCE值大于19.0%,77%的微型组件的效率大于18.5%,表明该方法重现良好。作者还在图4C中绘制了112个微型组件的效率和组件面积。组件效率对其组件面积不敏感,在引入CBH后,当组件面积增加到60 cm2时,由于薄膜的高均匀,组件效率保持在(18.3±0.48)%。此外,作者还使用统计结果测试了高效钙钛矿微组件的长期运行稳定(图4D)。5个小㢟在50°C下的模拟太阳光照下浸透1000小时后,保留了85%的初始PCE值。
图4
本文到此结束,希望对大家有所帮助呢。
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