基于氧化锌电子传输层的钙钛矿发光器件界面调控文献综述
2020-05-02 17:11:26
文 献 综 述 有机-无机杂化钙钛矿材料是可通过溶液工艺低温制备得到的直接带隙半导体晶体薄膜. 在众多可溶液加工的半导体材料中, 有机-无机杂化钙钛矿薄膜是为数不多的低缺陷密度、双极子传输性能优异的晶体薄膜, 同时兼具宽光谱吸收和长载流子扩散距离等特性, 是平面异质结电致发光器件的理想选择. 另外, 作为低缺陷密度的直接带隙半导体晶体材料, 杂化钙钛矿薄膜具有优异的发光特性. 其发光波长可通过能带工程(在分子水平上改变其组分)进行调节, 因此有望在发光二极管和激光等光电器件中得到新应用。
有机-无机杂化钙钛矿材料以等有机金属卤化物CH3NH3PbX3(X =I,Br和Cl)已经吸引强烈的利益作为吸光材料的太阳能电池由于大量的吸收系数,小激子结合能,载体的机动性高、可调带隙,易于制造,将有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为晶体硅和无机半导体薄膜太阳能电池的替代材料,具有广阔的应用前景。
近年来,在优化器件结构、优化钙钛矿/电极界面以及钙钛矿层的组成、相、形貌等方面进行了大量的工作,使得功率转换效率(PCE)不断提高到23%以上。
1.TiO2-ETL 目前报道的PCE超过21%的PSC器件大多是基于含有不可缺少的介孔氧化钛(TiO2)层的介孔结构,需要高温烧结(450℃以上)处理,与低成本制造和柔性器件不兼容。
另一种选择是,平面异质结(PHJ) PSCs,通常基于由胶体纳米颗粒组成的致密二氧化钛层,可通过低温(一般小于150℃)加工制备而成,已经得到了广泛的研究,显示出设备结构更简单和与柔性衬底兼容的优点。
对于正则结构(n-i-p) PHJ PSC器件,TiO2夹在底部透明电极和顶部钙钛矿层之间作为电子输运层(ETL)已被广泛应用,并表现出高效的电子输运性能,具有成本低、相稳定性好等优点。
然而,没有高温烧结处理,低温合成二氧化钛ETL患有导电性和电子迁移率相对较低,结晶度差,和高密度电子陷阱,导致低PCE严重滞后电流电压响应,无法使设备长期稳定。
为了改善低温溶液处理TiO2-ETL的电子输运性能,研究了形貌优化、掺杂、和表面修饰等方法。
具体地说,后一种方法似乎很容易,因此最近得到了广泛的报道。
例如, ZHAN等人在TiO2-ETL上沉积了一种氨基取代的聚合物,该聚合物可以调节TiO2的工作功能,使其与钙钛矿的导电带相匹配,从而实现高效的电荷提取。