不同材料組成對鈣鈦礦太陽能電池的影響

現今，鈣鈦礦太陽能電池以甲基胺碘 (Methylammonium iodide, MAI) 和 PbI2 反應形成 CH3NH3PbI3 為主動層的材料居多。本論文研究將 MAI 替換成甲脒氫碘酸 (Formamidinium iodide, FAI) ，因由 FAI 和 PbI2 反應形成的 CH(NH2)2PbI3 能帶較小且可允許吸收更高的光，並利用不同材料組成與方式使 FAIPbI3 的黑色鈣鈦礦相穩定。藉由 X-ray 繞射分析在不同濃度、熱退火溫度與時間下的鈣鈦礦結構特性，若熱退火時間過長或過短，皆無法使材料形成完整的鈣鈦礦相薄膜。最終，以 Cs 與 MAPbBr3 的摻雜，使 FAIPbI3 形成穩定的黑色鈣鈦礦相。再利用掃描式電子顯微鏡觀察鈣鈦礦薄膜在不同熱退火時間下的表面形貌為平整、無間隙以及大顆粒結晶。優化電子傳輸層後，目前最高元件效率為 11.00% 、開路電壓為 0.88 V、短路電流為 18.249 mA/cm2。

關鍵字

鈣鈦礦太陽能電池；太陽能電池；甲脒氫碘酸

並列摘要

Perovskite materials used for photovoltaics are mainly CH3NH3PbI3 , which is prepared from PbI2 and CH3NH3I (MAI). In this work, instead of using MAI, we use CH(NH2)2I (FAI) in order to obtain a lower band gap material CH(NH2)2PbI3 (FAPbI3). The influence of chemical compositions on the material stability was investigated. By optimizing the concentrations of perovskite precursor, annealing conditions, pure FAPbI3 films can be obtained as indicated by XRD spectra. We also investigate the influence of Cs doping on the stability of perovskite film. We found that a highly stable perovskite films can be obtained by incorporating Cs. According to the scanning electron microscope images, the granular perovskite film is flat and pinhole-free. The champion device shows PCE of 11%, VOC of 0.88 V, and JSC of 18.249 mA/cm2.

並列關鍵字

perovskite solar cells ； solar cells ； Formamidinium iodide ； FAI

參考文獻

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