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载流子分辨光霍尔技术揭示的PbI?钝化与晶粒尺寸工程对CH?NH?PbI?太阳能吸收体的影响

DOI：10.1002/aenm.201902706 期刊：Advanced Energy Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 随着功率转换效率现已超过25%，混合钙钛矿太阳能电池需要更深入地理解缺陷和加工工艺以进一步逼近肖克利-奎伊瑟极限。一种提升加工工艺和减少缺陷的方法涉及添加剂工程——例如，添加MASCN（MA = 甲铵）和过量PbI2已被证明可以改变薄膜晶粒结构并提高性能。然而，这些添加剂对载流子传输和复合特性的潜在影响仍有待充分阐明。在本研究中，采用了一种新开发的载流子分辨光霍尔（CRPH）表征技术，该技术可在同一样品和广泛的照明条件下获取多数载流子和少数载流子的特性。对n型MAPbI3薄膜的CRPH测量显示，在前驱体溶液中添加5%过量PbI2时，载流子复合寿命和电子密度增加了约一个数量级，而电子和空穴迁移率值几乎没有变化。晶粒尺寸变化（120–2100 nm）和MASCN添加对所考虑的载流子相关参数未产生显著影响，这突出了晶界良性的本质，并表明过量PbI2必须主要钝化体相缺陷而非位于晶界的缺陷。本研究通过新的CRPH方法提供了添加剂对MAPbI3光电特性影响的独特图景。
作者： Julie Euvrard，Oki Gunawan，David B. Mitzi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为了阐明添加剂工程对n型MAPbI3薄膜性能的影响，特别是PbI2钝化、MASCN添加剂、晶粒尺寸和晶界对太阳能电池性能的作用。

研究成果

研究表明，在前驱体溶液中添加5%过量的PbI2可使载流子复合寿命提高一个数量级，并使双极扩散长度增加三倍。在测试的合成条件下，MAPbI3中的晶界在电子特性上基本无害，而过量的PbI2更可能钝化晶粒内部的缺陷而非晶界处的缺陷。

研究不足

该研究仅限于MAPbI3薄膜，可能无法直接适用于其他钙钛矿材料。晶界和添加剂的影响在不同合成条件下可能会有所变化。

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