一种高性能的室内钙钛矿光伏器件开发

Brief background

近年来， 室内光伏器件吸收建筑物内的LED和荧光灯的室内光源转化为电能，为像传感器，远程执行器和健康检测设备等物联网电子设备供电而引起极大的关注。由于室内LED照明和室外太阳光的辐射光谱不同， 当理想吸光材料的带隙在1.9eV时，室内光才能有效地被光伏器件吸收利用。由于无机钙钛矿CsPbI2Br的带隙为1.9eV，并对热，光和相变展现其稳定性， 所以被用于该室内光伏器件的研究中。

Problem addressed

虽然CsPbI2Br 钙钛矿材料在室内光伏器件具有很好的应用潜力。由于CsPbI2Br在有机溶剂中的溶解度有限，在薄膜制造过程中会引起快速沉淀，该过程中其成核速度大于晶体生长速度而起到主导作用，所以形成具有微晶和针孔状表面粗糙且不均匀的薄膜层。

这种未经控制结晶速率的CsPbI2Br薄膜，因其晶面存在缺陷，容易产生载流子电荷堆积，导致光伏器件性能受限。因此，我们提出一种通过控制结晶速率来提高CsPbI2Br的成膜均匀性和可重现性，并开发出高性能的室内钙钛矿光伏器件。

Major highlights

为了控制结晶过程，韩国高丽大学 Sang Hyuk Im教授团队将二甲基碘化铵添加在钙钛矿前体溶液中以改善CsPbI2Br的溶解度。二甲基碘化铵作为晶体生长调节剂可以有效减慢结晶过程来诱导钙钛矿晶体在(110)的平面内定向生长。在后续的抗溶剂和退火过程中，二甲基碘化铵会被消除。

该方法制备的CsPbI2Br钙钛矿薄膜表现出更大的晶粒尺寸。由于晶界的减少，改善其界面缺陷多的问题。最后优化二甲基碘化铵在溶液中的比重并制作了室内光电器件。该器件在室内LED灯1000照度条件下，小面积器件（0.096cm2）的功率转化效率可达到35.22%，而大规模集成模块的转化效率则可达到29.80%。

文章信息：

Seongyun Choi,Hyong Joon Lee,Jin Hyuck Heo,Sang Hyuk Im，Efficient inorganic CsPbI2Br perovskite indoor photovoltaics demonstrated via slower crystallization by incorporated dimethylammonium iodide，EcoMat, 2022; e12303.

原文链接：https://doi.org/10.1002/eom2.12303

审核编辑：刘清