掺杂质子化石墨相氮化碳增强碳基太阳能电池中钙钛矿的结晶质量

编号：CYYJ02865

篇名：掺杂质子化石墨相氮化碳增强碳基太阳能电池中钙钛矿的结晶质量

作者：郭明星 刘文超 黄均妍 刘佳琦 尹淑慧 冷静

关键词： 钙钛矿太阳能电池 碳对电极 p-g-C3N4 结晶质量 光电性能

机构： 大连海事大学环境科学与工程学院 大连海事大学理学院 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室

摘要： 钙钛矿层的品质极大影响钙钛矿太阳能电池性能.然而,在溶液法生成多晶钙钛矿膜过程中会不可避免地形成缺陷和陷阱位.通过在钙钛矿层中嵌入添加物改善钙钛矿晶化,用于减少和钝化缺陷是非常重要的.本文合成一种环境友好的二维纳米材料质子化石墨相氮化碳(p-g-C3N4),并掺杂于碳基钙太阳能电池的钙钛矿层中.实验证明,在钙钛矿前驱体溶液中添加p-g-C3N4不仅能调解碘铅甲胺(MAPbI3)结品的成核和生长速率,获得大晶粒尺寸的平滑表面,还能减少钙钛矿层的本征缺陷.质子化过程在氮化碳表面引入活性基团-NH2/-NH3,它们和钙钛矿晶体表面N-H键发生强化学作用,有效地钝化电子陷阱,提高钙钛矿结晶质量.结果表明,与不掺杂的对照电池(效率为4.48%)和掺杂石墨相氮化碳(g-C3N4)电池(效率为5.93%)相比,掺杂质子化石墨相氮化碳(p-g-C3N4)的电池获得了6.61%的较高效率.本工作展示了一种通过掺杂改性添加物改善钙钛矿膜的简单方法,为碳基钙钛矿太阳能电池的低成本制备提供了建议.