基于有机小分子和聚合物添加剂的钙钛矿纳米结构和薄膜形貌调控

作者：陈梓铭; 薛启帆; 张重阳; 刘梅月; 陈东成; 苏仕健; 叶轩立

来源：第四届新型太阳能电池学术研讨会, 中国北京, 2017-05-27.

• 有机小分子添加剂
• 聚合物添加剂
• 纳米结构调控
• 薄膜形貌调控

有机无机杂化钙钛矿材料由于其优异的光电性能,在太阳电池和发光二极管方向上都有良好的应用前景。在众多优化手段中,对有机无机杂化钙钛矿纳米结构和薄膜形貌的调控是制备高效稳定的太阳电池和发光二极管器件的重要方法之一。有机无机杂化钙钛矿的纳米结构包括零维量子点结构,一维纳米线结构,二维层状结构和三维块状结构,我们发现通过在MAPbBr_3的前驱体溶液中加入小分子添加剂(2-phenoxyethylamine,POEA),能够调节钙钛矿的纳米结构,从而调节其光学带隙,如图1所示。当加入少量POEA时,能够抑制MABr在薄膜中聚集,获得纯的钙钛矿薄膜,同时其氨基一端会铆合在钙钛矿表面,填补了表面缺陷,从而减小发生在钙钛矿表面的非辐射复合。当加入大量的POEA时,POEA中的苯环将由于分子间作用力产生强烈的相互作用,引导钙钛矿的生长,甚至生长出二维层状的钙钛矿,实现了从三维到二维结构钙钛矿的转变。~([1])另外,我们发现通过在MAPbI3的前驱体溶液中加入聚合物添加剂,能够调控钙钛矿晶粒的大小和薄膜的形貌。当聚合物添加剂的量逐渐增加时,聚合物里的极性基团能够减慢钙钛矿结晶,降低钙钛矿的聚集程度,进而提高薄膜覆盖率和降低粗糙度,使薄膜质量获得极大的提升,从而使其可以应用于光电转换器件~([2]),如图2。

• 单位
  华南理工大学; 材料科学与工程学院; 发光材料与器件国家重点实验室