室温原位法制备CuBiI4材料及其在体相异质结太阳能电池中的应用(英文)

作者：张卜生; 雷岩^*; 齐瑞娟; 余海丽; 杨晓刚; 蔡拓; 郑直^*

来源：Science China-Materials, 2019, 62(04): 519-526.

铋和铜作为无毒且储量相对丰富的金属元素,都非常适合新型无铅卤化物钙钛矿材料及相应光伏器件的设计和制备.本文采用非常简单的气-固反应方法,以铋铜合金作为前驱体直接在ITO基底上室温原位制备了一种新型铜铋碘(CuBiI4)化合物薄膜材料. XRD和TEM的测试结果证实了这种具有(222)优势晶面取向CuBiI4晶体薄膜的生成.瞬态表面光电压(TPV)测试表明我们制备的CuBiI4是一种n型半导体材料,且具有与CH3NH3PbI3钙钛矿材料相当的光生载流子分离与传输性能. UV-Vis, PL和IPCE等结果表明灰黑色CuBiI4的禁带宽度大约为1.81 eV,适合作为光伏材料.值得注意的是,我们利用四叔丁基吡啶(TBP)、乙腈和Spiro-MeOTAD有机混和溶剂旋涂处理后,得到了一种混合均匀、致密、平滑的CuBiI4:Spiro-MeOTAD本体异质结薄膜.基于这种新型薄膜,我们制备了具有简单三明治结构的ITO/CuBiI4:Spiro-MeOTAD/Au杂化太阳能电池器件,并获得了1.119%的光电转化效率.这种室温下金属表面元素直接反应的方法(DMSER)为未来无铅钙钛矿或类钙钛矿化合物(AaBbXx)的制备及其在高性能光伏器件中的应用提供了一个全新的策略.

• 单位
  华东师范大学