在基底上形成致密、均勻的鈣鈦礦薄膜,對于高性能鈣鈦礦太陽能電池非常關鍵。薄膜中的缺陷,尤其是深層缺陷,使電荷載流子復合效果較差,開放回路電壓和短路電流密度降低,從而降低電池的性能。因此,缺陷越少越好。
有鑒于此,Yang等人在FAPbI3鈣鈦礦薄膜形成過程中加入三碘離子,抑制深層缺陷。從而使太陽能在小面積上電池效率達到22.1%,在1 cm2上認證效率達到19.7%(AM 1.5 G)。
圖1. 加與不加三碘離子的對比
研究人員通過分子間相互交換的方法,在薄膜形成過程中加入MAPbBr3,從而確保α-FAPbI3鈣鈦礦可以在室溫下穩定地作為光捕獲材料,
在同一條件下,研究人員制備了同樣的80個電池, 90%左右的電池PCE超過20%(1-sun),平均PCE為21.25+1.08%
圖2. 最佳條件下的電池性能
Woon Seok Yang, Eun Kyu Kim, Jun Hong Noh, Sang Il Seok et al. Iodide management in formamidinium-lead-halide–based perovskite layers for efficient solar cells. Science 2017, 356, 1376-1379.