胡蝶, 孙庆, 孟祥歆, 凌锦翔, 成彬, 康博南

高等学校化学学报 2024, 45 (5): 20240044-. DOI:10.7503/cjcu20240044

摘要（1083）

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钙钛矿太阳能电池的快速发展使其成为新能源领域最具竞争力的光伏器件之一，然而, 其在功率转换效率(PCE)和稳定性方面仍有很大的改进空间. 本文引入D-苯基甘氨酸甲酯盐酸盐(PGMECl)作为钙钛矿中的添加剂, PGMECl含有的苯环、酯基、 —NH₃⁺末端和Cl^-离子等多个官能团共同作用, 可与未配位的Pb²⁺反应, 钝化钙钛矿中的缺陷, 使钙钛矿晶粒更加致密、表面粗糙度下降、电荷载流子的非辐射复合减少, 并通过调整能级排列, 使其更适合在倒置钙钛矿太阳能电池中传输电荷. 实验结果表明, PGMECl改性器件的冠军效率为21.04%, 远高于基础器件(17.79%). 迟滞的减少也说明离子迁移的减少. 含有PGMECl添加剂的器件在空气中[相对湿度(RH)为（40±5）%]黑暗条件下未封装老化1000 h后, 功率转换效率仍可保持初始效率的70%, 而基础器件在保存500 h后效率降至50%.

根据之前的分析可见， PGMECl对钙钛矿薄膜的影响有助于提高太阳能电池的光电性能，为了进一步验证此观点，将不同浓度的PGMECl添加到钙钛矿前驱体溶液中，对制备的PSC进行J-V测试［图9（A）］，最终光伏参数列于表1. 可见，当PGMECl浓度为0.5%时， PCE达到最高，为21.04%， V_OC达到1.134 V， J_SC为22.883 mA/cm2， FF为81.07%. 而基础器件的PCE仅为17.79%， V_OC为 1.108 V， J_SC为21.324 mA/cm2， FF为75.26%. 图9（B）为基础器件以及含有0.5% PGMECl添加剂的器件的外量子效率（EQE）谱图，可见，含有PGMECl的器件的积分光电流密度更高，与从J-V曲线获得的J_SC非常一致. 另外，对基础和优化的PSC进行正向和反向J-V曲线测试［图9（C）］. 光伏参数列于表2. 优化后的冠军装置相比于基础器件，迟滞效应（HI）明显降低. 迟滞是由缺陷、载流子捕获和电容效应引起的［46，47］，这验证了添加PGMECl后减少了钙钛矿膜中的缺陷［48］.