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我组在低温制备高性能CsPbIBr2钙钛矿电研究方面取得进展

全无机铯铅卤化钙钛矿(CsPbX3, X=I,Br)拥有优异的热稳定性和良好的光电转换能力。其中,CsPbIBr2钙钛矿具备合适的带隙(约为2.10eV)和优良的相稳定性,在半透明电池和叠层串联电池等光伏器件中具有巨大研究价值。目前,制备无机钙钛矿所需温度较高(一般高于200oC),制约了其在柔性器件和可穿戴电子器件方向的发展。同时CsPbIBr2 钙钛矿薄膜内部电荷复合较为严重,导致其现阶段光电转换效率远落后于其理论最大值。因此亟需开发出一种低温条件制备高效的CsPbIBr2薄膜的方法,为研究高效全无机钙钛矿柔性器件提供方向。


我组刘生忠研究员、王开博士和湖北大学万丽副教授合作采用丁基碘化铵作为添加剂优化CsPbIBr2钙钛矿薄膜,并实现在低温退火条件下(160 oC)得到高质量钙钛矿晶体。引入丁基碘化铵添加剂之后,薄膜形貌得到明显改善,结晶度提高,晶粒尺寸显著增大。研究表明丁基碘化铵添加剂并不会在薄膜中形成二维钙钛矿,而是分布在晶界或者表面,进入铯离子空位,钝化缺陷,从而降低薄膜的缺陷态密度,并抑制非辐射复合,增加载流子寿命。基于丁基碘化铵添加剂的钙钛矿电池效率可达10.78%(原始器件为8.88%),开路电压可达到1.25 V。同时,丁基碘化铵可以提升器件稳定性,将其在室温条件(湿度为30%)下老化144小时后,仍能保持初始效率的90%左右。以上结果对于全无机钙钛矿的低温制备和柔性器件的发展提供了方向。相关结果发表在Solar RRL上。