E-g-C_3N_4自识别钝化CH_3NH_3PbI_3晶界以提高器件光电性能研究

作者：徐文超; 刘晓倩; 魏香凤; 刘节华

来源：第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会, 中国北京, 2019-05-25.

• E-g-C3N4
• 晶界自识别
• 钝化
• 钙钛矿太阳能电池

在CH_3NH_3PbI_3基钙钛矿太阳电池(PSCs)中,钙钛矿薄膜形成过程中不可避免地会出现薄膜缺陷,如细小的针孔和多晶晶界。薄膜缺陷往往导致电池效率降低,这是因为大量的电子陷阱位能使载流子复合以及其器件结构引起并联电阻降低~([1-2])。本工作采用H_2SO_4插层法和NH_3剥离法成功地合成了超细的石墨状氮化碳(E-g-C_3N_4)纳米粒子。E-g-C_3N_4含有大量的N-H或O-H基团,它们可以通过氢键自发形成纳米粒子~([3])。E-g-C_3N_4作为MAPbI_3与空穴传输材料(HTM)之间的掺杂材料,可以通过氢键有效的自识别CH_3NH_3PbI_3晶界并在其上定位。即使只加入微量的E-g-C_3N_4,也能降低晶界处的晶体缺陷位,电子空穴复合几率也相应减少。此外,由于其宽的禁带,可以有效阻止电子往空穴层的传输。结果表明,基于E-g-C_3N_4钝化的MAPbI_3器件的功率转换效率(PCE)为15.8%,比参比电池提高了35%。因此,我们认为自识别方法钝化界面缺陷是制备钙钛矿太阳能电池的一种普遍而有效的方法,也有望成为空气条件下制备大面积高效PSCs的低成本方法。

• 单位
  合肥工业大学; 材料科学与工程学院