高效无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池的制备与性能研究

摘要

碳基钙钛矿太阳能电池因稳定性高、成本低廉而备受关注,但由于钙钛矿与碳电极之间能级匹配度不高,界面阻力大而导致效率不及金属基钙钛矿太阳能电池.本文制备了碳基无空穴传输层FTO/c-TiO2/m-TiO2/CH3NH3PbI3/Carbon电池结构.通过对介孔二氧化钛层、钙钛矿层厚度进行优化,并对钙钛矿的薄膜形貌及钙钛矿激发电子寿命、可见光吸收度、载流子的提取与分离等进行深度分析,讨论了电池效率提升的内在机理.当介孔氧化钛层和钙钛矿层达到最优厚度时,钙钛矿太阳能电池获得了开路电压(Voc)为0.93 V、电流密度(Jsc)为21.75 mA/cm2、填充因子为55％、光电转化效率达到11.11％.同时对电池进行了稳定性研究,在室温湿度为40％—50％的条件下放置15 d电池性能依旧稳定保持原来的95％,优于金属基钙钛矿太阳能电池,从而为碳电极钙钛矿太阳能电池的商业化发展提供了可能.