苯乙胺鈍化鈣鈦礦埋底界面提高太陽(yáng)能電池性能

張康杰， 閆偉博， 辛顥

（南京郵電大學(xué) 有機(jī)電子與信息顯示國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室&先進(jìn)材料研究院， 江蘇 南京 210023）

1 引 言

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有光電轉(zhuǎn)換效率高（實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)到25.7%）[1]、易大面積加工、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)下最具希望替代硅太陽(yáng)能電池的新一代光伏電池[2-9]。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)一般為透明導(dǎo)電玻璃/空穴傳輸層/鈣鈦礦吸收層/電子傳輸層/金屬電極（以反式為例）[10]；在鈣鈦礦薄膜的沉積過(guò)程中，在電子/空穴傳輸層與鈣鈦礦吸收層之間的界面處容易產(chǎn)生缺陷，這些缺陷會(huì)對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能造成不利影響[11-12]。

鈣鈦礦吸光層界面處的缺陷主要包括鉛間隙缺陷（Pbi）、碘間隙缺陷（Ii）和鉛碘反位缺陷（PbI、IPb）[13]，這些缺陷往往形成深能級(jí)缺陷，成為載流子復(fù)合中心，降低器件效率。此外，這些缺陷使鈣鈦礦易受到外界水或氧分子侵蝕，容易造成鈣鈦礦的分解，影響器件穩(wěn)定性[14]。針對(duì)這些缺陷特點(diǎn)，采用分子工程[15-16]策略進(jìn)行鈍化，可以有效降低載流子復(fù)合。目前最常用的鈍化策略是采用苯乙基胺碘鹽（PEAI）對(duì)鈣鈦礦薄膜表面進(jìn)行后處理，可以有效鈍化鈣鈦礦表面未飽和配位“Pb”和“I”空位造成的缺陷[17-18]，并且可以改善鈣鈦礦薄膜的表面形貌，從而提高電池效率。已有文獻(xiàn)報(bào)道“PEA+”的引入可以在鈣鈦礦表面形成PEA2PbI4二維結(jié)構(gòu)[19]，有效提高了鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性。此外，采用氯丙胺（PACL）[20]、碘化肼[21]、2-（2-吡啶基）乙胺（2-PyEA）[22]等含有—NH2官能團(tuán)的有機(jī)分子對(duì)鈣鈦礦表面或體相進(jìn)行鈍化，亦能有效抑制鈣鈦礦表面“Pb”缺陷的形成。以上鈍化策略主要是解決鈣鈦礦薄膜上表面缺陷鈍化問(wèn)題，而研究表明鈣鈦礦薄膜的埋底界面存在更多的缺陷。朱瑞團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)機(jī)械剝離出的埋底界面進(jìn)行形貌、化學(xué)成分、電子結(jié)構(gòu)和光物理性質(zhì)的研究，證實(shí)了埋底界面存在由各種納米級(jí)鹵化鉛微晶組成的復(fù)雜相引起的缺陷[23]。黃勁松團(tuán)隊(duì)采用GIXRD技術(shù)論證了鈣鈦礦薄膜在生長(zhǎng)時(shí)存在自上而下的結(jié)晶過(guò)程，因此在薄膜底部更易形成不穩(wěn)定、多缺陷的晶粒[24]。目前，對(duì)于埋底界面的鈍化工作研究較少并且大都直接使用常見(jiàn)的上表面缺陷鈍化材料，效果并不顯著[25-26]。此外，由于鈍化材料及溶劑與鈣鈦礦前驅(qū)體溶劑極性不匹配，使得鈣鈦礦前驅(qū)體溶液與基底之間浸潤(rùn)性較差，容易造成鈣鈦礦薄膜覆蓋性差等問(wèn)題。因此，有必要探索更佳的鈣鈦礦埋底界面鈍化材料。

本研究采用苯乙胺分子鈍化鈣鈦礦薄膜底部缺陷。即在沉積鈣鈦礦薄膜之前，首先在基底上旋涂苯乙胺（PEA）的DMF溶液作為預(yù)鈍化層，考慮到鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中已經(jīng)形成了鈣鈦礦的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以有效阻止PEA分子從底部向溶液中擴(kuò)散。因此進(jìn)一步沉積鈣鈦礦薄膜，可以使大部分PEA分子保留在鈣鈦礦埋底界面。研究發(fā)現(xiàn)這種鈍化策略可以有效抑制鈣鈦礦埋底界面的缺陷，增強(qiáng)埋底界面的載流子提取效率，將鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率提高約20%。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 原料

ITO導(dǎo)電玻璃（6 Ω/□）購(gòu)于華南湘城科技有限公司。配置鈣鈦礦前驅(qū)體溶液使用的PbI2（99.9%）、PbCl2（99.9%）從Alfa Aesar購(gòu)入，MAI依照文獻(xiàn)[27]合成。鈍化材料β-苯乙胺（PEA）（98%）從Aladdin購(gòu)入。C60（99.9%）、BCP（99.9%）、P3HT（99%）購(gòu)于西安寶萊特光電科技有限公司。Ag（99.99%）購(gòu)于福州英菲訊光電科技有限公司。配制氧化鎳溶液使用的乙酰丙酮鎳（98%）、二乙醇胺（99%）以及實(shí)驗(yàn)中用到的溶劑乙醇（99%）、二甲基甲酰胺（DMF）（99.9%）、氯苯（CB）（99.5%）購(gòu)于百靈威科技有限公司。

2.2 樣品制備

首先，氧化銦錫（ITO）玻璃經(jīng)過(guò)洗滌劑清洗，再依次加入乙醇、丙酮、異丙醇溶液超聲清洗，每次清洗15 min。將清洗過(guò)的玻璃用氮?dú)鈽尨蹈?，使用前放入等離子清洗儀中處理10 min。將乙酰丙酮鎳和二乙醇胺以1∶1的比例混合后加入到15 mL乙醇溶液當(dāng)中（0.6 mol/L），在70 ℃下加熱攪拌12 h后取上層清液放入反應(yīng)釜中，在150 ℃下加熱反應(yīng)45 min得到所需的氧化鎳前驅(qū)體溶液[28]。將氧化鎳前驅(qū)體溶液以2 500 r/min在ITO玻璃上旋涂30 s，然后在450 ℃熱臺(tái)上加熱1 h，冷卻后放入氮?dú)馐痔紫鋫溆?。將碘甲胺（MAI）、碘化鉛（PbI2）、氯化鉛（PbCl2）以1∶0.9∶0.1的比例混合后加入到DMF溶液當(dāng)中，配置濃度為1.2 mol/L的MAPbI3-xClx鈣鈦礦前驅(qū)體溶液。不同于常規(guī)的旋涂法制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池流程，在旋涂鈣鈦礦薄膜之前，先將溶有鈍化材料PEA的DMF溶液（0.06 mol/L）涂在氧化鎳基底上作為預(yù)鈍化層（未旋涂PEA的作為對(duì)照組，后續(xù)步驟相同），滴加鈣鈦礦前驅(qū)體溶液后以4 000 r/min旋涂40 s，在8 s時(shí)滴加氯苯反溶劑，然后在100 ℃熱臺(tái)上加熱10 min。最后，在鈣鈦礦薄膜上層依次沉積30 nm的C60、8 nm的BCP和100 nm的Ag分別作為電子傳輸層、空穴阻擋層和陰極電極。通過(guò)在鈣鈦礦薄膜上旋涂P3HT空穴傳輸層后再蒸鍍頂電極Ag的方式制備單空穴器件。

2.3 樣品表征

傅里葉紅外光譜（FTIR）通過(guò)PerkinElmer公司PE-Spectrum Two型紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試。X射線光電子譜（XPS）和紫外光電子譜（UPS）采用島津公司Axis Supra型X射線光電子能譜儀測(cè)試。使用Hitach S-4800型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)薄膜進(jìn)行形貌表征。使用Bruker公司生產(chǎn)的D8 Advance A25型粉末X射線衍射儀（Cu靶）對(duì)鈣鈦礦薄膜進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)表征。吸收光譜使用PerkinElmer的Lamda35型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)試。穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜（PL&TRPL）通過(guò)愛(ài)丁堡FLS980型穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀測(cè)試，激發(fā)光波長(zhǎng)為470 nm。使用SOLARBEAN-02-3A型太陽(yáng)光模擬器在100 mW/cm2的AM1.5G光源下測(cè)試電池的電流-電壓（J-V）曲線。使用Enlitech公司QE-R3018型量子效率測(cè)試儀（經(jīng)過(guò)晶硅電池校準(zhǔn)）測(cè)試電池的外量子效率（EQE）和積分電流。電化學(xué)阻抗譜圖（EIS）使用上海辰華儀器有限公司CHI600E型電化學(xué)工作站測(cè)試。

3 結(jié)果與討論

首先，通過(guò)對(duì)鈍化前后的鈣鈦礦薄膜進(jìn)行傅里葉紅外光譜（FTIR）測(cè)試來(lái)研究PEA分子與鈣鈦礦薄膜底面缺陷之間的相互作用。圖1（a）、（b）是鈣鈦礦（黑色）、PEA（紅色曲線）、PEA鈍化鈣鈦礦（藍(lán)色曲線）的FTIR圖，其中圖1（a）為全譜，圖1（b）為局部放大圖。從圖1（b）可以看出，苯乙胺分子的“—NH2”基團(tuán)中“N—H”的彎曲振動(dòng)峰較強(qiáng)，出現(xiàn)在1 643 cm-1；鈣鈦礦的“CH3—NH3+”基團(tuán)中“N—H”的彎曲振動(dòng)峰在1 621 cm-1；PEA鈍化鈣鈦礦中“N—H”的彎曲振動(dòng)峰強(qiáng)度相對(duì)于原始鈣鈦礦明顯增強(qiáng)，峰位置出現(xiàn)在1 628 cm-1。這說(shuō)明苯乙胺分子的—NH2與鈣鈦礦中離子結(jié)合，使其“N—H”發(fā)生位移，并與“CH3—NH3+”基團(tuán)中“N—H”振動(dòng)峰重疊，表現(xiàn)出較強(qiáng)的振動(dòng)峰。苯乙胺分子的“C—N”伸縮振動(dòng)峰較弱，出現(xiàn)在1 216 cm-1；鈣鈦礦的“CH3—NH3+”基團(tuán)中“C—N”的伸縮振動(dòng)峰在1 254 cm-1；PEA鈍化鈣鈦礦中 “C—N”的伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)度相對(duì)于原始鈣鈦礦明顯增強(qiáng)，峰位置出現(xiàn)在1 260 cm-1。 “N—H”與“C—N”振動(dòng)峰的移動(dòng)表明PEA分子氨基上帶有孤對(duì)電子的“N”與鈣鈦礦中的“Pb2+”可能形成了“N…Pb”配位鍵。

圖1 鈣鈦礦、PEA、PEA鈍化鈣鈦礦的FTIR全譜（a）、局部放大圖（b）；Pb2+（c）、N1s（d）的XPS譜；（e）XRD譜；（f）局部放大圖。Fig.1 FTIR full spectra（a） and local magnification（b） of perovskite， PEA， and PEA passivated perovskite. XPS spectra of Pb2+（c） and N1s（d）. （e）XRD pattern. （f）Local enlarged image.

為了證實(shí)這個(gè)推測(cè)，進(jìn)一步對(duì)鈍化前后的鈣鈦礦薄膜進(jìn)行XPS表征。如圖1（c）、（d）所示，PEA鈍化后鈣鈦礦中的“Pb2+”的4f5/2和4f7/2軌道結(jié)合能分別從143.3 eV、138.4 eV向更高結(jié)合能143.6 eV、138.7 eV移動(dòng)；并且“N1s”的結(jié)合能從402.3 eV向更低結(jié)合能402.2 eV移動(dòng)；這證明PEA分子中的“N”與鈣鈦礦中的“Pb2+”存在相互作用[29-30]。進(jìn)一步對(duì)鈍化前后的鈣鈦礦薄膜進(jìn)行XRD表征。如圖1（e）、（f）所示，鈣鈦礦薄膜在13.91°、28.24°、31.68°、40.42°出現(xiàn)明顯的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)鈣鈦礦MAPbI3的（110）、（220）、（310）和（330）晶面。在12.44°出現(xiàn)的衍射峰歸于碘化鉛（PbI2），這表明鈣鈦礦中存在少量未完全反應(yīng)的PbI2。PEA鈍化的鈣鈦礦薄膜中屬于MAPbI3的特征衍射峰位置及強(qiáng)度比例基本未發(fā)生變化。但是，PbI2衍射峰的強(qiáng)度與MAPbI3（110）面衍射峰強(qiáng)度比例從0.17變?yōu)?.07。PbI2衍射峰相對(duì)強(qiáng)度的明顯降低表明鈣鈦礦中過(guò)量的PbI2減少，結(jié)合FTIR和XPS表征結(jié)果，說(shuō)明PEA中“N”與鈣鈦礦埋底界面PbI2中“Pb2+”相結(jié)合，形成了相對(duì)穩(wěn)定的物質(zhì)，這將有效抑制PbI2微晶組成的復(fù)雜相引起的缺陷形成[23]。

為了研究PEA鈍化對(duì)鈣鈦礦薄膜帶隙、能級(jí)、晶體質(zhì)量的影響，進(jìn)行了紫外-可見(jiàn)吸收、UPS、熒光與SEM的表征。如圖2（a）所示，相對(duì)于原始鈣鈦礦薄膜，PEA鈍化的鈣鈦礦薄膜吸收光譜形狀與強(qiáng)度基本沒(méi)有變化，而長(zhǎng)波吸收邊從769 nm紅移到772 nm。由此可得PEA鈍化后鈣鈦礦的光學(xué)帶隙從1.612 eV降低為1.607 eV。這可能是因?yàn)镻EA中具有供電子性質(zhì)的“N”原子通過(guò)與鈣鈦礦體系中的“Pb”作用，增加了鈣鈦礦雜化軌道的電子云密度，因此鈣鈦礦的帶隙減小[31]。圖2（b）為PEA鈍化鈣鈦礦薄膜前后的UPS圖譜，其中左邊為費(fèi)米邊（Efermi），右邊為截至邊（Ecutoff）。原始鈣鈦礦Efermi為0.97 eV，Ecutoff為16.29 eV，PEA鈍化后Efermi為1.58 eV，Ecutoff為17.1 eV。通過(guò)公式EV=hν-（Ecutoff-Efermi）[32]（hν為HeI紫外燈能量）計(jì)算可得原始鈣鈦礦的HOMO能級(jí)位于-5.9 eV；PEA鈍化后，鈣鈦礦的HOMO能級(jí)移動(dòng)到-5.7 eV。而下層NiOx空穴傳輸層的HOMO能級(jí)位于-5.3 eV，因此鈍化后的鈣鈦礦與NiOx之間的勢(shì)壘明顯減小，這將有利于界面處載流子的轉(zhuǎn)移與傳輸，可以降低鈣鈦礦埋底界面的非輻射復(fù)合。圖2（c）、（d）分別為PEA鈍化前后的鈣鈦礦薄膜在NiOx基底上的PL、TRPL光譜。圖2（c）顯示PEA鈍化后，鈣鈦礦薄膜熒光發(fā)射峰從768 nm稍紅移到774 nm，這與吸收光譜的結(jié)果一致；而鈣鈦礦的熒光強(qiáng)度明顯降低，說(shuō)明鈣鈦礦埋底界面與NiOx之間更快的電荷提取與轉(zhuǎn)移[33]。如圖2（d）所示，原始、PEA鈍化鈣鈦礦膜的TRPL都表現(xiàn)出具有快和慢兩部分的雙指數(shù)衰減，總壽命分別為47.41 ns、23.44 ns，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在玻璃上沉積的相同鈣鈦礦的壽命（100~200 ns），這主要?dú)w因于鈣鈦礦與NiOx基底之間存在電荷轉(zhuǎn)移。而原始鈣鈦礦膜的TRPL曲線由慢衰減過(guò)程主導(dǎo)，占比81.56%；而PEA鈍化鈣鈦礦的TRPL曲線由快衰減過(guò)程主導(dǎo)，占比53.51%?？焖プ儽徽J(rèn)為是由電荷捕獲/轉(zhuǎn)移引起的非輻射復(fù)合過(guò)程，而慢衰變與載流子輻射復(fù)合過(guò)程有關(guān)[27]。PEA鈍化后鈣鈦礦膜的快衰變壽命的比例顯著增加，說(shuō)明鈣鈦礦埋底界面與NiOx之間存在更快速、有效的電荷轉(zhuǎn)移，這與PL結(jié)果一致，將有利于降低鈣鈦礦與NiOx界面的載流子復(fù)合幾率。圖2（e）、（f）分別為PEA鈍化前后的鈣鈦礦薄膜SEM表面圖，顯示PEA鈍化后鈣鈦礦薄膜的尺寸、均勻性、致密性沒(méi)有明顯的變化，這說(shuō)明PEA鈍化對(duì)鈣鈦礦晶體的生長(zhǎng)基本沒(méi)有影響。

圖2 鈣鈦礦、PEA鈍化鈣鈦礦薄膜的吸收光譜（a）、UPS譜（b）、熒光光譜（c）、時(shí)間分辨熒光譜（d）、SEM譜（（e）、 （f））。Fig.2 Absorption spectra（a）， UPS graph（b）， fluorescence spectra（c）， time resolved fluorescence spectra（d） and SEM pattern（（e）， （f）） of perovskite and PEA passivated perovskite films.

為了探究鈣鈦礦埋底界面鈍化對(duì)光伏器件性能的影響，我們構(gòu)建了結(jié)構(gòu)為ITO/NiOx/Perovskite或 （PEA+Perovskite）/C60/BCP/Ag的倒置平面太陽(yáng)能電池。其中ITO為陽(yáng)極（透明電極）、Ag為陰極（背電極）、NiOx為空穴傳輸層、C60為電子傳輸層、BCP為空穴阻擋層、鈣鈦礦MAPbI3-xClx作吸光層。太陽(yáng)能電池器件的性能表征結(jié)果如圖3、表1所示。圖3（a）與表1顯示，基于原始鈣鈦礦吸光層的最佳太陽(yáng)能電池器件的開路電壓（Voc）、短路電流密度（Jsc）、填充因子（FF）和光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）分別為1.041 V、21.29 mA/cm2、74.09%和16.41%，與文獻(xiàn)報(bào)道的相同結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池器件性能相似[31]。經(jīng)過(guò)0.04 mol/L的PEA鈍化埋底界面，電池器件的Voc、Jsc、FF和PCE參數(shù)都得到明顯提升，分別為1.085 V、22.09 mA/cm2、76.18%和18.26%。繼續(xù)增加鈍化材料PEA的濃度到0.06 mol/L，電池器件的Voc、Jsc、FF和PCE參數(shù)繼續(xù)提升至1.099 V、22.24 mA/cm2、78.25%和19.12%?；赑EA鈍化鈣鈦礦電池器件性能尤其是Voc和FF參數(shù)的顯著增加表明器件內(nèi)部載流子的復(fù)合程度顯著降低。而當(dāng)鈍化劑PEA的濃度增加到0.08 mol/L，電池器件的Voc、Jsc、FF和PCE參數(shù)分別為1.097 V、22.15 mA/cm2、77.80%和18.85%。相對(duì)于0.06 mol/L時(shí)，器件參數(shù)都出現(xiàn)了稍微下降，由此說(shuō)明過(guò)量的PEA分布在鈣鈦礦埋底界面，會(huì)增加埋底界面的電阻，對(duì)電池性能起到負(fù)作用。圖3（b）是PEA鈍化前后最佳鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件的EQE、積分電流曲線，所得到的積分電流分別是20.26 mA/cm2和21.36 mA/cm2，基本與圖3（a）中J-V曲線的Jsc一致，誤差在5%范圍內(nèi)。鈍化前后鈣鈦礦電池的EQE曲線形狀沒(méi)有明顯變化，但是PEA鈍化電池的EQE曲線（除了630~680 nm）基本在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)都高于原始鈣鈦礦電池，因此其器件表現(xiàn)出更高的Jsc。圖3（c）是鈣鈦礦電池器件在暗場(chǎng)下的交流阻抗曲線，基于PEA鈍化后的鈣鈦礦電池在中頻區(qū)出現(xiàn)更大的圓弧，它對(duì)應(yīng)于器件的復(fù)合電阻；這表明PEA鈍化的鈣鈦礦器件復(fù)合電阻更大，即載流子的復(fù)合程度更低[31]。這主要?dú)w因于PEA與鈣鈦礦薄膜埋底界面過(guò)量的PbI2、以及晶格中未飽和配位的“Pb”配位，抑制了缺陷的形成，降低了載流子的復(fù)合。

表1 基于鈣鈦礦、PEA鈍化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)Tab.1 The performance parameters of perovskite and PEA-passivated perovskite solar cells

圖3 基于鈣鈦礦、PEA鈍化鈣鈦礦吸光層的太陽(yáng)能電池。 （a）J-V曲線；（b）EQE與積分電流曲線；（c）交流阻抗曲線。Fig.3 Solar cells based on perovskite and PEA passivated perovskite absorbing layer. （a）J-V curve. （b）EQE and integral current curve. （c）Electrochemical impedance curve.

采用空間電荷限制電流（SCLC）法考察了原始鈣鈦礦晶體薄膜與PEA鈍化后鈣鈦礦晶體薄膜中的缺陷情況，構(gòu)筑了結(jié)構(gòu)為ITO/NiOx/Perovskite/P3HT/Ag的單載流子器件，獲得了I-V曲線。如圖4（a）所示，基于單空穴器件得出的原始鈣鈦礦和PEA鈍化鈣鈦礦的缺陷填充極限電壓VTFL分別為0.78 V和0.51 V。根據(jù)缺陷態(tài)密度計(jì)算公式Ndefects=2εε0VTFL/eL2（ε和ε0分別為真空介電常數(shù)和鈣鈦礦相對(duì)介電常數(shù)，e為元電荷，L為鈣鈦礦層厚度），VTFL的減小表明PEA鈍化鈣鈦礦中缺陷濃度（Ndefect）降低。圖4（b）為暗場(chǎng)下鈣鈦礦電池的J-V曲線，顯示出鈍化后電池的漏電流明顯降低，說(shuō)明器件內(nèi)部載流子復(fù)合降低，進(jìn)一步證實(shí)了鈣鈦礦缺陷的減少。為進(jìn)一步考察PEA鈍化對(duì)PSCs器件性能的影響，進(jìn)行了器件穩(wěn)定性測(cè)試。將器件保存在25 ℃、氧含量10-4（100 ppm）的惰性氣體環(huán)境中，在濕度~30%的空氣中進(jìn)行J-V曲線測(cè)試。如圖4（c）所示，器件在保存50 d后，基于原始、PEA鈍化的鈣鈦礦電池效率分別降低了62%和38%，可以看出鈍化后鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。

圖4 （a）基于鈣鈦礦、PEA鈍化鈣鈦礦單載流子器件I-V曲線；（b）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池暗場(chǎng)J-V曲線；（c）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率衰減曲線。Fig.4 （a）I-V curves of single-carrier devices. （b）J-V curve of perovskite solar cells under darkness. （c）Efficiency decay curves of perovskite solar cells.

4 結(jié) 論

本工作通過(guò)旋涂方式將鈍化材料PEA預(yù)先沉積到基底上，達(dá)到鈍化鈣鈦礦層埋底界面缺陷的目的。鈍化分子PEA通過(guò)N原子與鈣鈦礦晶格中未飽和配位的“Pb”相互作用，鈍化了未飽和配位“Pb”引起的缺陷；PEA與PbI2也發(fā)生作用，使得鈣鈦礦中PbI2的殘留量明顯減少，鈍化了鹵化鉛微晶組成的復(fù)雜相引起的缺陷。鈍化后鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件性能參數(shù)Voc、Jsc和FF顯著提高，PCE從16.41%提高到19.6%。這主要?dú)w因于鈣鈦礦埋底界面處缺陷的減少和電荷轉(zhuǎn)移速率的提高能夠有效降低載流子的復(fù)合。鈍化鈣鈦礦電池器件穩(wěn)定性也明顯增強(qiáng)。這種簡(jiǎn)便、有效的鈍化策略有望應(yīng)用于大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備。

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