基于FAxMA1-xPbI3的钙钛矿太阳能电池的研究

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近年来混合有机阳离子FAxMA1-xPbI3钙钛矿电池因其良好的光伏性能而备受关注[1-3]。然而,混合有机阳离子FAxMA1-xPbI3薄膜是由光伏活性的钙钛矿相和无光伏活性的d相组成的[4]。因此,FA+的比例x在改善FAxMA1-xPbI3薄膜光电性质和PSCs的光伏性能中起重要作用。本文采用一步溶液沉积法在空气环境中制备混合有机阳离子FAxMA1-xPbI3薄膜。研究了FA+的比例对FAxMA1-xPbI3结构、形貌和发光性能的影响规律。在此基础上制备了具有FTO玻璃/致密TiO2/介孔TiO2/FAxMA1-xPbI3/碳电极结构的PSCs,研究了FA+的比例x对PSCs的光伏性能的影响规律。XRD研究结果表明x<0.8时没有形成无光伏活性的d相FAPbI3,但是当x=0.8和1时,观察到d相FAPbI3的衍射峰存在。随着FA+组分x的增加,x射线衍射峰的位置逐渐向低角度方向移动,这是由于晶格中半径较大的FA+离子逐渐取代半径较小的MA+离子所致。光学吸收边和发光峰的位置随着x的增加逐渐向低能方向移动,光学带隙从1.58eV减小到1.49eV。基于FA0.4MA0.6PbI3的PSCs具有最佳的光伏性能,产生的开路电压为0.82V,短路电流密度为22.84mA/cm2,填充因子0.48,光电转换效率为8.99%,该电池在空气中放置700小时后,效率降为原来的75.8%.
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