白光及紫外光辐照下甲氨碘化铅基钙钛矿太阳能电池降解机制差异

摘要

本工作实验对比了可见光以及紫外光辐照下甲氨碘化铅(CH3NH3PbI3即MAPbI3)基钙钛矿太阳能电池器件性能及微结构演变特征差异.结果表明可见光辐照下钙钛矿太阳能电池器件中MAPbI3层发生降解的同时,伴随着Au元素从金属电极一侧向MAPbI3和电子传输层SnO2的界面处迁移现象.但相较于紫外光,可见光辐照下器件中Au元素的迁移速率慢30倍左右.这是由于器件电子传输层SnO2具有较低的价带顶位置(-8.4 eV),它吸收紫外光激发出强氧化性的空穴h+,氧化碘离子I-生成I原子.而I原子会对金属电极层产生较大的破坏作用,促进Au+离子的形成.因此可见光辐照下,尽管器件开路电压Voc 一直保持较高的数值,但是Au元素的迁移以及钙钛矿层的分解,会引起短路电流密度Jsc的快速降低.本文为钙钛矿太阳能电池光照不稳定性的机理解释,提供了全新的理论依据.