浴铜灵有机分子材料对钙钛矿薄膜表面的钝化作用

发布时间：2021-06-17 18:05

　　采用2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲（浴铜灵,缩写:BCP）有机小分子作为钙钛矿薄膜与电子传输层之间的界面修饰层,从而使得反型结构的钙钛矿太阳电池性能得到显著改善。通过扫描电子显微镜研究发现:BCP分子可在钙钛矿薄膜样品表面的晶界间充分填充,推测其抑制了界面缺陷态的产生。进一步研究器件内部界面电荷的累积,并结合交流阻抗谱的分析,证实经BCP钝化的钙钛矿太阳电池中界面电荷的累积减少,光生载流子的复合被抑制,电池的光电转换效率由原来的15.7%提升到了17.4%。 

【文章来源】：半导体光电. 2020,41(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

BCP分子结构及使用BCP修饰前后的钙钛矿电池结构示意图

实验中使用的BCP溶液浓度只有0.5mg/mL，而且旋涂过程中转速设置较高，这导致覆盖在钙钛矿层表面的BCP较薄，厚度在几纳米。从图3中的UV-vis吸收光谱测试结果发现，当BCP小分子旋涂覆盖在钙钛矿层表面时，测得光吸收强度的变化非常小。这既能表明旋涂的BCP层厚度较小，不会影响在光伏器件中电子经过PC61BM层向外电路的传输，同时也能证明溶解BCP的异丙醇溶剂并没有溶解破坏钙钛矿活性层的成膜质量。图3 钙钛矿薄膜和钙钛矿/BCP薄膜的UV-vis吸收光谱

图2 BCP的旋涂工艺示意图如图4所示，采用扫描电子显微镜（SEM）观察发现：经BCP钝化后的钙钛矿薄膜表面有一层厚度非常薄的膜层，并且在钙钛矿晶体与晶体之间的晶界处附着大量的白色颗粒，这就是通过旋涂工艺操作处理后的BCP小分子。钙钛矿膜层表面晶界处存在大量的缺陷态，这些缺陷态会严重抑制光生载流子向外电路输运，从而阻碍器件光伏性能的提升[9,11]。采用BCP钝化工艺能够有效填补晶界处的空隙，进而减少表面缺陷态的产生，达到改善钙钛矿薄膜质量的效果。


本文编号：3235665