DMSO蒸气辅助退火对CsPbBr3钙钛矿太阳能电池性能的影响

作者：梁凯博; 张羊羊; 汪琛皓; 花国鑫; 杨吴单; 金一诺; 张春虹; 陈劭添; 朱晨溦; 孙伟海^*

来源：科学通报, 2023, 68(13): 1689-1698.

• 全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池
• 二甲基亚砜
• 蒸气辅助退火
• 多孔结构

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells, PSCs)因其成本低廉、制备简单、能量转换效率(power conversion efficiency, PCE)高等优点,成为光伏领域的研究热点.其中,全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池因其良好的热稳定性、湿度稳定性和载流子传输特性在近年来受到广泛的关注.在利用多步旋涂法制备CsPbBr3钙钛矿薄膜的过程中, PbBr2与CsBr的反应程度对CsPbBr3薄膜形貌和相纯度有极大的影响,而CsPbBr3薄膜形貌和相纯度的改善又对提高器件的PCE和工作长期稳定性具有十分重要的意义.基于此,本文拟通过改善CsPbBr3薄膜形貌、提高相纯度,以实现电池器件性能的提升.在多步旋涂法的基础上,利用二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide, DMSO)蒸气辅助退火技术(solvent vapor-assisted annealing, SVAA),对PbBr2薄膜进行优化.结果表明,利用DMSO蒸气辅助退火技术可以促使PbBr2薄膜形成多孔结构,增加PbBr2与CsBr的接触面积,从而加速其与CsBr的反应.在DMSO的蒸气氛围下,对PbBr2薄膜进行处理所形成的钙钛矿晶粒尺寸更大,晶界更少,缺陷态密度更低,从而抑制了载流子的复合,有利于提高CsPbBr3薄膜的载流子传输效率,最终实现了PCE从8.73%提升至9.95%.

• 单位
  理化学研究所; 华侨大学