目前,最先进的反式PSCs通常采用有机铵盐作为表面钝化剂,包括1,3-丙二胺氢碘酸盐(PDAI₂)、3-(甲硫基)丙胺氢碘酸盐(3MTPAI)、苯乙基氯化铵(PEACl)、哌嗪氢碘酸盐(PI)、苯乙基碘化铵(PEAI)以及PDI,以解决表面缺陷并缓解复杂的界面载流子复合问题。这一效果归因于铵基与钙钛矿表面之间的强相互作用,以及所诱导的表面n型掺杂。本文首先使用含有钝化剂的IPA溶液(饱和钝化剂溶液)进行了常规后处理,并研究了光伏性能对钝化剂的依赖性。器件的电流-电压特性表明,与对照器件(无钝化)相比,后处理提高了PCE。在处理过的样品中,PDI处理的器件表现出最大的PCE提升(图1),这可能是由于其对钙钛矿表面具有最高的结合能。平均器件效率从24.80%提高到25.49%,达到了与大多数先前报道的基于常规带隙钙钛矿的高效反式PSCs大致相当的水平。
为了合理揭示定制的溶剂化中间相在钙钛矿表面缺陷钝化中的作用,本文进一步采用原位PL测量,在旋涂和退火过程中监测相应的钙钛矿薄膜。旋涂过程中,经IPA和IPA-N处理的钙钛矿薄膜的原位PL光谱如图2a、d所示。两种情况下PL强度均迅速增加,表明PDI对钙钛矿表面具有钝化作用。与IPA情况相比,IPA-N条件下达到最大PL强度所需时间更长且PL强度更高,表明其钝化路径与IPA情况不同。达到最大值后PL强度下降,推测是由于溶剂蒸发过程中本征缺陷表面暴露所致。重要的是,当PDI与IPA-N溶剂体系联用时,钝化效果更为显著,这一点由稳态PL和J-V曲线所证实。在退火阶段(图2b、e、f),与IPA条件相比,基于IPA-N的钙钛矿薄膜的PL强度更快达到峰值,表明IPA-N与钙钛矿表面具有更好的反应活性。
文中研究使用的显微拉曼系统现已更新换代,全新升级的Micro40系列显微光谱测量系统,把透反射、荧光和拉曼光谱测量功能集成到一套显微平台上, 实现显微透反射、显微荧光和显微拉曼光谱的测量。整套系统由显微镜、显微模块、光谱仪和光源等构成。系统可以选装二维电控扫描台, 实现Mapping测量功能。
拉曼光谱R6G,浓度10⁻⁷, Si基底,Au Sers增强,532nm激发
荧光光谱:钙钛矿
反射光谱:薄膜样品,二维扫描
QE Pro是一款多功能、高灵敏度光谱仪,适用于常规应用和弱光信号的荧光和拉曼分析等应用。采用背照式CCD探测器具有高量子效率和板载缓存功能,以确保在高速采集中的数据完整性。可选的内置快门可有效控制暗噪音,可更换狭缝便于客户适配不同的应用场景。QE Pro包含定制和预配置型号。
405nm激光器
l 双波长激光器,两个激光输出口;
AWS-A系列单模半导体激光系统,本系列产品可实现激光器的稳功率、稳波长输出,广泛应用于荧光检测、材料分析等行业。激光器包含上位机控制软件,可监测激光器使用状态,支持激光器固件在线更新。
Integrated Optics小型激光器专为集成设计,超过20个波长可选,空间光输出,多模光纤输出,单模光纤输出,保偏光纤输出,并有窄线宽可选。并可以在保证优秀稳定性的同时集成4个波长在同一设备内,可选空间光输出和光纤输出。