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钙钛矿太阳能电池中晶粒尺寸、离子缺陷、器件物理与性能之间潜在关联的研究

DOI：10.1088/1361-6463/aafea9 期刊：Journal of Physics D: Applied Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 控制钙钛矿太阳能电池（PSC）性能中的现象学形貌效应是一个持续关注的问题，因其光物理复杂性及现有相互矛盾的报道。区分器件性能的影响因素有助于优化制备方法。本研究通过瞬态交流与稳态直流测量及形貌表征，证实了性能参数随晶界（GBs）生长的变化规律。采用结合电子与离子贡献的理论漂移-扩散框架，揭示了钙钛矿层晶粒尺寸（GS）相关的器件物理机制。大晶粒尺寸器件开路电压（Voc）的提升可归因于缺陷态密度。研究发现界面在提升PSC效率方面具有更显著作用，尤其空穴传输层（HTL）/钙钛矿层界面的影响——该影响显著依赖于制备方法及相关的钙钛矿转化机制，而非必然取决于晶粒尺寸。这些结果为通过构建最优界面使Voc向1.32V热力学极限进一步逼近，从而开发更高效率的PSC提供了重要指导。
作者： Mohsen Ameri，Ezeddin Mohajerani，Mashhood Ghaffarkani，Nasser Safari，S. Ali Alavi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究晶粒尺寸和离子缺陷对钙钛矿太阳能电池性能及器件物理特性的影响。

研究成果

研究表明，控制钙钛矿层的晶粒尺寸并优化界面（尤其是空穴传输层/钙钛矿界面）对提升钙钛矿太阳能电池性能至关重要。较大晶粒尺寸因缺陷密度较低而具有更高的开路电压。研究结果表明，界面修饰可进一步将开路电压提升至其热力学极限，为开发更高效率的钙钛矿太阳能电池提供了指导方向。

研究不足

该研究的局限性在于钙钛矿太阳能电池中光物理过程的复杂性，以及关于晶粒尺寸和离子缺陷影响存在的相互矛盾的报道。实验方案可能未涵盖所有影响器件性能的变量，而理论模型可能简化了器件物理的某些方面。

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