关于钙钛矿膜层的覆盖率问题探讨.pdfVIP

中国上海市闵行浦江漕河泾开发区创新创业园研究基地 电话021QQ：867292883，Email ：sales@ 地址：上海闵行浦江新骏环路 189 号Ｂ座 2 楼，邮编：201114 关于钙钛矿膜层的覆盖率问题探讨 2014-09-08 最近经常有些新老客户向本公司技术部咨询，他们组装钙钛矿太阳能电池的 钙钛矿膜层(也称敏化层)覆盖率很低，小于 50%，而且电池的光电转换效率一直 在 6-8%之间徘徊，难以突破到 10%以上。那么，应该如何提高钙钛矿敏化层的 覆盖率？本公司技术部总结出以下研究经验，供各位同仁共同分享。 钙钛矿膜层的制作一般是通过旋涂法制备的，其覆盖率主要与致密层的厚度、 介孔层的厚度、钙钛矿膜层的厚度、晶化温度、旋涂液溶剂以及浓度等因素有关。 我们可以通过控制这些因素来调整适宜的钙钛矿敏化层的覆盖率，从而实现更好 光电转换效率的目的。 1. 致密层的影响 致密层位于导电基底表面且非常薄的一层，它的主要作用是阻隔空穴的作用， 也叫作阻隔层。较佳的致密层必须是致密的，且没有空位的。目前无论是喷雾热 解法，还是旋涂法，基本能实现这个要求的。那致密层的厚度对电池的效率有何 影响呢？有人研究了在 10-300 纳米之间致密层厚度，结果发现，厚度在 30-100 纳米之间是较佳的，而小于 30 纳米，或大于 100 纳米都会使电池的效率下降。 MG 组也专门研究了不同致密层厚度对钙钛矿层的覆盖率及电池效率的影响，结 果发现随着致密层的厚度增加，钙钛矿敏化层的覆盖率也增加，但是电池的效率 反而下降。他们分别研究了 75 纳米、150 纳米和 225 纳米的致密层厚度，钙钛 矿覆盖率可以从 90%提高到 98%，接近 100%，但是，对于电池性能而言，无论 是开路电压，短路电流，还是填充因子，都发生降低的趋势。因此，致密层有一 个较佳的厚度，尽管通过改变致密层的厚度可以实现钙钛矿层的覆盖率，但是过 厚的致密层厚度，对电池的效率呈负面影响。正因为如此，目前的致密层厚度一 般为 30-100 纳米之间，低于 30 纳米或高于 100 纳米的致密层虽然有利于钙钛矿 膜层的覆盖率，但是电池的效率是不利于的。 1 中国上海市闵行浦江漕河泾开发区创新创业园研究基地 电话021QQ：867292883，Email ：sales@ 地址：上海闵行浦江新骏环路 189 号Ｂ座 2 楼，邮编：201114 2. 介孔层及钙钛矿膜层厚度的影响 介孔层是一种多孔性的骨架结构，它的主要作用是作为支撑钙钛矿敏化层的 骨架。目前，作为介孔层的材料有纳米二氧化钛、纳米氧化铝和纳米氧化锆。介 孔层的厚度对钙钛矿膜层有明显的影响。如果没有采用介孔层，无论是一步法， 还是两步法，较好的钙钛矿膜层的覆盖率一般也是小于 70%，有了介孔层，钙钛 矿膜层的覆盖率将会明显得到提高。对于 300 纳米的介孔层，钙钛矿膜层的覆盖 率正常下可以达到 80-90%之间。此外，钙钛矿膜层的覆盖率还与介孔层和钙钛 矿层的相对位置有关，如果你的钙钛矿层完全渗透于介孔层中，那么钙钛矿膜层 的覆盖率也会很低，一般也是小于 70%，只有当钙钛矿层的厚度大于介孔层，也 就是形成了所谓的 “双层结构”（介孔层中的钙钛矿层+单纯的钙钛矿层），那么 钙钛矿膜层的覆盖率才会得到提高。MG 组曾研究双层结构的钙钛矿膜层厚度对 于钙钛矿膜层的覆盖率的影响，结果发现，小于 100 纳米的钙钛矿层(完全渗透 入介孔层中) ，经过 95 度的完全晶化后，其覆盖率为 70-80%，当钙钛矿层的厚