59 / 2021-10-29 16:52:35

柔性钙钛矿薄膜中的晶界钝化

晶界钝化,纳米束电子衍射，机械稳定性

柔性钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于其便携、可穿戴的特性而吸引人们广泛关注。但柔性PSCs的光电转换效率（21.1%）依然远低于刚性PSCs （25.5%），而且，在弯折的过程中在钙钛矿的晶界处会出现明显的裂痕。效率低、机械稳定性差的缺点严重地制约着柔性PSCs的商业化应用，而钝化钙钛矿薄膜中的晶界被认为是解决上述缺点的最优策略，因此本文采用氯甲胺吡啶盐酸作为掺杂剂来实现钝化钙钛矿晶界的目的。氯甲基吡啶盐酸修饰后的钙钛矿截面透射电镜图（图a）以及纳米束电子衍射（图c和d）实验发现，晶界处（11-1）晶面的晶面间距为3.75埃，明显大于晶界内部（-111）晶面的晶面间距3.46埃，这是由于掺杂剂中吡啶基的离子半径远大于钙钛矿中的甲醚基离子半径，进而导致钙钛矿的晶面间距增大。同时，这也证明了掺杂剂主要位于钙钛矿晶界处，起到钝化晶界的作用。结果导致修饰后柔性器件弯折1000次后效率依然可以维持在初始值的90%，而参考器件的仅能维持在初始值的70%，说明氯甲基吡啶盐酸修饰可以提升钙钛矿薄膜的机械稳定性。