钙钛矿太阳能电池离子迁移研究取得进展

发布时间：2023-12-18 16:08:07

　　有机-无机杂化卤化物钙钛矿太阳能电池由于其优异的光电性能而备受关注，经历了十余年的发展，其光电转换效率已经超过26%，具有极大的应用潜力，有望成为下一代光伏产业的主力。在光电转换效率飞速发展的背后，钙钛矿太阳能电池仍然面临着一些问题，如器件稳定性和迟滞效应，这些问题制约了钙钛矿光伏产业的进一步发展。

　　由于钙钛矿是由离子键键合的晶体材料，其形成能较低，容易分解生成离子，这些离子能在电场或光的作用下进行迁移。永久性的离子迁移会破环钙钛矿晶体结构，导致钙钛矿太阳能电池器件性能衰退。同时，界面累积的离子会影响界面载流子动力学，从而影响光电转换过程。因此，深入研究钙钛矿太阳能电池中的离子迁移过程和离子迁移机制是必不可少的。离子迁移现象通常是持续时间在秒量级的缓慢过程，但是涉及到光电转换过程的载流子传输和复合动力学通常在μs−ms量级。针对长时域的离子迁移如何影响载流子动力这一问题，我院对钙钛矿太阳能电池进行了瞬态光电的研究，利用ps激光器对器件进行激发，探究其光激发下的离子迁移过程，发现了μs时间尺度下的离子迁移响应电压信号，并将其指认为钙钛矿近界面的离子累积过程。同时，我们发现离子迁移响应占光电压比例约为10%，表明离子迁移对器件电压输出具有重要影响。该工作为钙钛矿离子迁移的研究提供了新的见解，并且可以为通过界面优化来抑制离子迁移从而提高钙钛矿太阳能电池稳定性提供理论依据。

　　钙钛矿太阳能电池超快离子响应

　　钙钛矿近界面处离子累积示意图

　　(可再生能源中心)