低温TiCl4调控下的高效CsPbI3钙钛矿太阳能电池优化

高效碳基CsPbI3钙钛矿太阳能电池是一项具有创新性的研究，由赵卫双、马瑞新等人在北京科技大学冶金与生态工程学院进行。他们首次实现了低温制备TiO2致密层与全无机钙钛矿材料的融合，这种结合在开放的空气中制备出了全新的太阳能电池。研究人员利用CsPbI3作为主体材料，通过精确控制TiCl4浓度来优化电池性能。 XRD分析证实了中间相Cs4PbI6具有六方晶系结构，而黑色α-CsPbI3则展现出立方相特性，这些结构特性对于太阳能电池的光电转换至关重要。紫外-可见吸收光谱的研究揭示了不同TiCl4浓度对钙钛矿层吸光性能的影响，浓度越高，吸光性能越好，这表明了浓度控制在优化电池效率中的作用。 通过扫描电镜观察，发现300mM的TiCl4浓度下，钙钛矿层的覆盖率高达98.59%，这是电池性能提升的关键因素之一。实验结果显示，随着TiCl4浓度的增加，短路电流和填充因子均有显著提升，但开路电压保持相对稳定。整体来看，优化TiCl4浓度有助于提高电池的转换效率，其中300mM浓度下的效率最高，达到了6.27%。 此外，电子介稳态(Electrical Impedance Spectroscopy, EIS)测试进一步证实，更高的TiCl4浓度意味着电荷复合的难度增大，这有利于减小电池内部的非辐射性损失，从而提高电池的总体效能。这项研究不仅推进了钙钛矿太阳能电池技术的发展，也为未来在实际应用中实现低成本、高效率的太阳能转化提供了新的策略和途径。 该研究通过精确控制TiCl4浓度，实现了全无机CsPbI3钙钛矿太阳能电池的高效制备，为提升钙钛矿太阳能电池的性能和降低成本提供了新的实验依据。这一首发成果将对整个太阳能领域产生深远影响，有望推动绿色能源技术的进步。