朱彧等：钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展 19 (a) 21.17% 421.8% 20.32% (b) 21.1% 18 s18 20 21.6% 12 15 -20 6 10 6 最大功率点追踪 最大功率点追踪 0 1020304050 0 1020.3040 5060 时间s 时间/s 0+ 0.2 0.40.60.81.0 1.2 0.2 0.40.6 0.8 1.0 电压V 电压N 85℃下，最大功率点连续照明 ● 0 100 200 300 400 500 时间s 图5铷、铯掺杂部分取代甲脒阳离子制备的器件性能测试曲线.(a)Cs掺杂钙钛矿器件的性能；(b)Rb掺杂钙钛矿器件的性能：(c)Rb掺杂钙 钛矿器件的稳定性测试P0 Fig.5 Rubidium and cesium doped part substituted formamidine cationic preparation of the device performance test curves:(a)performance of Cs doped perovskite devices,(b)perfomance of Rb doped perovskite devices,(c)stability testing of Rbdoped perovskite devices (a) (b) 5 (c) 0 Ag ●CHNH+ ●Pb2 MoO, 开路电压1.086V ●下 Spiro-OMeTAD -10 短路电流23.97mAcm2 Sn2 填充因子81% 铅一锡一铜混合钙 -15 ●Cu2+ 光电转换效率21.08% 钛矿 -20 TiO, -25a900992990990o0209o9s20 0 0.20.40.60.8 1.0 FTO 电压N 图6(a)MAPb1-Sn,C,l-2aBr6钙钛可矿结构示意图：(b)铅-锡-铜三元体系钙钛矿器件结构图：(c)MAPb.Sno.osCuaosI2.gBro.1组分的器件效率P Fig.6 (a)Schematic diagram of the MAPbSn Cul3-26Br2s perovskite structure;(b)Pb-Sn-Cu ternary system perovskite device structure diagram; (c)MAPbo.sSno..1 component device efficiency C Br 流子的扩散长度仅为200nm左右，掺杂C后可以 达到约1m,充分保证了钙钛矿材料优异的光伏 性能.与此同时，C摻杂却对钙钛矿材料的吸收 儿乎没有影响，这说明CI很难取代填入PbL的 网络结构中，Chen等7通过图8(a)两种实验流 程，制备出C掺杂(CH,NH,PbI3-CLx)和不摻杂 (CH3NH3PbI3)的钙钛矿薄膜，他们发现实际上， C的掺入只是改变晶体生长的动力学过程，从而 对最终形成的钙钛矿晶体形貌产生影响，减少缺 波长 陷的生成，使得材料的电学特性有着显著的变化 图7控制I与Br含量得到一系列不同吸收带的钙钛矿材料 (图8) Fig.7 Controlling the I and Br contents to obtain a series of perovskite materials with different absorption bands 2钙钛矿电池稳定性 具有调控晶体生长和增强结品的作用，目前比较 目前，钙钛矿太阳能电池的效率正在不断提 常见的CH,NHPbI钙钛矿是直接带隙半导体，载 高，但是钙钛矿材料本身的稳定性严重影响了其具有调控晶体生长和增强结晶的作用，目前比较 常见的 CH3NH3PbI3 钙钛矿是直接带隙半导体，载 流子的扩散长度仅为 200 nm 左右，掺杂 Cl‒后可以 达到约 1 μm，充分保证了钙钛矿材料优异的光伏 性能. 与此同时，Cl‒掺杂却对钙钛矿材料的吸收 几乎没有影响，这说明 Cl‒很难取代填入 PbI6 的 网络结构中，Chen 等[27] 通过图 8（ a）两种实验流 程 ，制备出 Cl‒掺杂（CH3NH3PbI3−xClx）和不掺杂 （CH3NH3PbI3）的钙钛矿薄膜，他们发现实际上， Cl‒的掺入只是改变晶体生长的动力学过程，从而 对最终形成的钙钛矿晶体形貌产生影响，减少缺 陷的生成，使得材料的电学特性有着显著的变化 （图 8）. 2    钙钛矿电池稳定性 目前，钙钛矿太阳能电池的效率正在不断提 高，但是钙钛矿材料本身的稳定性严重影响了其 (a) (c) 24 21.17% 20.32% 20 15 10 0 10 20 30 时间/s 效率/% 最大功率点追踪 40 50 21.1% 12 18 6 0 0 0.2 电压/V 电流密度/(mA·cm−2 ) 0.4 0.8 0.6 1.0 1.2 (b) 21.8% 20 16 0 10 20 30 时间/s 效率/% 最大功率点追踪 40 50 60 21.6% 95% 1.0 0.8 0 100 200 300 时间/s 效率/% 85℃下，最大功率点连续照明 400 500 12 18 6 0 0 0.2 电压/V 电流密度/(mA·cm−2 ) 0.4 0.8 0.6 1.0 图 5    铷、铯掺杂部分取代甲脒阳离子制备的器件性能测试曲线. （a） Cs 掺杂钙钛矿器件的性能；（b） Rb 掺杂钙钛矿器件的性能；（c） Rb 掺杂钙 钛矿器件的稳定性测试[20] Fig.5    Rubidium and cesium doped part substituted formamidine cationic preparation of the device performance test curves: (a) performance of Cs doped perovskite devices; (b) performance of Rb doped perovskite devices; (c) stability testing of Rb doped perovskite devices[20] (a) (b) Ag MoO3 TiO2 FTO Spiro−OMeTAD CH3NH3 + Pb2+ Sn2+ Cu2+ I − 铅−锡−铜混合钙 钛矿 (c) 5 −5 开路电压1.086 V 光电转换效率21.08% 填充因子81% 短路电流23.97 mA·cm−2 −10 −15 −20 −25 0 0 0.2 电压/V 电流密度/(mA·cm−2 ) 0.4 0.8 0.6 1.0 图 6    （a） MAPb1‒a‒bSnaCub I3‒2bBr2b 钙钛矿结构示意图；（b） 铅‒锡‒铜三元体系钙钛矿器件结构图；（c） MAPb0.9Sn0.05Cu0.05I2.9Br0.1 组分的器件效率[24] Fig.6    (a) Schematic diagram of the MAPb1‒a‒bSnaCub I3‒2bBr2b perovskite structure; (b) Pb‒Sn‒Cu ternary system perovskite device structure diagram; (c) MAPb0.9Sn0.05Cu0.05I2.9Br0.1 component device efficiency[24] 波长 强度 Cl− Br− I − 图 7    控制 I 与 Br 含量得到一系列不同吸收带的钙钛矿材料[26] Fig.7    Controlling the I and Br contents to obtain a series of perovskite materials with different absorption bands[26] 朱    彧等： 钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展 · 19 ·