硫化镉对CH3NH3PbI3/硫化镉体型异质结太阳能电池中电荷产生和输运机制的影响

Reducing the photo-generated charge recombination and enhancing light absorption are the key factors in further improving the photoelectric conversion efficiencies of perovskite solar cells (PSCs). In this project, the PSCs based on CH3NH3PbI3/CdS bulk heterojunction will be prepared to improve the efficiencies of PSCs. In comparison to common CH3NH3PbI3 active layer, CH3NH3PbI3/CdS bulk heterojunction photoactive layer can not only increase the light absorption of the active layer, but also reduce the charge recombination through effective charge separation in the active layer. In this project, the effect of CdS on the surface morphology, optical property and electrical properties of the prepared CH3NH3PbI3/CdS bulk heterojunction active layer and the device performance will be systematically studied to reveal the charge generation kinetics and transportation mechanisms of photo-generated carrier in CH3NH3PbI3/CdS heterojunction solar cells. This research will provide new methods to improve the efficiency of PSCs by improving the active layer structure.

进一步提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率的关键因素是减少电池内部的光生电荷复合并增强电池的光吸收能力。为了提高钙钛矿太阳能电池的效率，本项目拟制备基于CH3NH3PbI3/CdS体异质结的钙钛矿太阳能电池。相比普通CH3NH3PbI3活性层，这种CH3NH3PbI3/CdS体异质结活性层既能提高活性层的光吸收能力，又能通过有效的电荷分离减少活性层中的电荷复合。本项目将系统地研究CdS对CH3NH3PbI3/CdS体异质结活性层的表面形态、光电化学性质及电池光电性能的影响，揭示CH3NH3PbI3/CdS体异质结电池中光生载流子的产生动力学和输运机制。本项目的研究将对通过改进活性层的结构提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提供新的研究方法。

减少钙钛矿电池中的电荷复合是提高钙钛矿太阳能电池的关键因素。为提高该种电池的光电转换效率，本项目主要进行了两个方面的研究内容：1、本项目研究制备了基于CH3NH3PbI3/CdS体异质结活性层的倒置结构钙钛矿太阳能电池，系统地研究了CdS对CH3NH3PbI3/CdS体异质结活性层的表面形态、光电化学性质及电池光电性能的影响，揭示了CH3NH3PbI3/CdS体异质结电池中光生载流子的产生动力学和输运机制。2、本项目也制备了基于CdS:Cd(SCN2H4)2Cl2:CH3NH3PbI3体异质结活性层的钙钛矿太阳能电池，研究了CdS量子点和无定形络合物材料Cd(SCN2H4)2Cl2对电池中的晶体缺陷态的钝化机理以及电荷产生/复合机制的影响，揭示了它们对电池光伏性能和稳定性的影响规律。 .本项目的研究结果表明：掺入的CdS显著减少了CH3NH3PbI3/CdS体异质结活性层中的光生电荷的复合，并有效地促进了光生电荷在电子传输层/活性层和空穴传输层/活性层界面处的电荷抽取，从而将电池的效率从7.3%提高到了14.8%；在CdS:Cd(SCN2H4)2Cl2:CH3NH3PbI3体异质结活性层的钙钛矿太阳能电池中， CdS量子点和Cd(SCN2H4)2Cl2有效促进钙钛矿活性层的电荷分离，同时，Cd(SCN2H4)2Cl2能对钙钛矿晶体表面缺陷进行有效钝化，从而提高电池的效率和稳定性。.本项目的研究将对通过设计活性层的结构提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提供新的研究方法。