聚乙二醇掺杂对铋基钙钛矿薄膜形貌和性能影响

发布时间：2024-04-21 18:04

　　钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已由3.8%迅速攀升到25.02%。然而,铅基钙钛矿的毒性和不稳定性严重限制了其商业化应用。在空气中稳定且低毒性的铋基钙钛矿材料((CH₃NH₃)₃Bi₂I₉,MBI)吸引了研究者们的广泛关注。MBI以六边形晶体无序地堆积形成铋基钙钛矿薄膜,这种无序的堆积导致MBI薄膜致密性低,且存在大量针孔缺陷,严重影响了基于MBI薄膜的太阳能电池的整体性能。本文研究了聚乙二醇(PEG)掺杂到MBI前驱体溶液中对MBI薄膜微观形貌的影响,并系统地研究了聚乙二醇的掺杂浓度对基于MBI薄膜的太阳能电池的光电性能的影响。结果表明,当PEG的浓度为30 mg/mL时,成功地制得了均匀致密的MBI薄膜,基于该薄膜的电池器件的最佳光电转换效率为0.14%。

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【部分图文】：

图2聚乙二醇掺杂量不同的铋基钙钛矿层的SEM形貌图,其中PEG掺杂量分别为:(a)10mg/mL;

图1纯铋基钙钛矿层的SEM形貌图2.3铋基钙钛矿层的UV-Vis图谱

图1纯铋基钙钛矿层的SEM形貌图

为了验证聚乙二醇对铋基钙钛矿薄膜结晶性能的影响,对掺杂含量不同的MBI薄膜进行晶体结构表征。如图4所示,当聚乙二醇的掺杂量为30mg/mL时,薄膜的衍射峰强度比其他掺杂含量的衍射峰强度更高。随着聚乙二醇的掺杂量进一步增加,当掺杂量为40mg/mL时,衍射峰的强度却明显地降低,....

图3SEM截面图

为了研究聚乙二醇对铋基钙钛矿薄膜的光吸收性能的影响,对掺杂不同聚乙二醇含量的MBI薄膜进行了紫外可见吸收光谱表征。当MBI薄膜的致密性较差,孔洞较多时,就会引起光的散射。紫外光就会从孔洞处漏出去,而不是被钙钛矿层吸收,会降低MBI薄膜对光的吸收效率和利用率。如图5所示,不同聚乙二....

图4聚乙二醇掺杂量不同的铋基钙钛矿的XRD图谱

图6和表1是不同聚乙二醇掺杂含量的铋基钙钛矿太阳能电池的J-V特性曲线和参数统计。通过数据可以看出基于未掺杂聚乙二醇的MBI薄膜的太阳能电池的光电转换效率为0.07%,Voc为0.50V,Jsc为0.39mA/cm2,填充因子FF为36%。未掺杂聚乙二醇的MBI薄膜的质量较差....

本文编号：3961262