以钙钛矿材料作为吸光层的太阳能电池，因其光电转化效率高、带隙连续可调以及成本低廉等优点，近几年受到广泛关注。改善钙钛矿薄膜质量是提升钙钛矿太阳能电池性能的重要手段。本文将介绍关于引入氯化铷为添加剂后对太阳能电池性能的影响[1]。
研究背景
研究表明，引入碱金属离子作为添加剂可以提高钙钛矿薄膜结晶度，对于改善薄膜形貌、提高载流子传输性能具有积极意义。但目前大多数以碱离子为添加剂的研究着眼于添加K+，对于其他碱金属离子添加对钙钛矿薄膜的影响较少关注，如Rb+。尽管Rb+常见于与其他离子混合添加的研究中，但有关单独添加Rb+对钙钛矿薄膜形貌与电池性能的影响的研究很少，并且缺乏不同比例添加效果的对比。
为探究不同浓度Rb+添加对钙钛矿薄膜与太阳能电池性能的影响，李清海团队将氯化铷（RbCl）作为添加剂引入FA0.665MA0.285Cs0.05PbI3钙钛矿（PVK）薄膜，发现添加适宜浓度的RbCl能够引导钙钛矿晶粒生长，有效改善载流子传输，提升太阳能电池光伏性能。
研究结果
研究表明，氯化铷的引入可以有效引导钙钛矿晶粒生长，4%添加时薄膜平均晶粒尺寸为2.14 μm，相对于对照组增加了33%。结合EDS图谱和XRD图像，氯化铷并未完全进入晶格，部分RbCl与过量的PbI₂形成了PbI₂/RbCl混合相，分布于晶格间隙位置和表面。研究结果发现，低浓度添加有利于增大晶粒尺寸，提高薄膜结晶度，减少晶界，但当添加浓度过高时，过量Rb+会引起晶体结构损伤和畸变，致使薄膜质量降低。
由TRPL图谱可知，4% 氯化铷的添加可有效增强界面间的载流子传输，加快电荷提取，抑制钙钛矿薄膜载流子非辐射复合，但高比例的添加对电荷的提取有负面影响。另一方面，通过对钙钛矿薄膜的光吸收特性表征发现，氯化铷的引入并未引起带隙变化。低浓度添加时，薄膜吸光度与对照组几乎一致，但高浓度添加时，薄膜粗糙度增加，引起光学损失，致使薄膜吸光度下降。
参考文献
[1] 氯化铷添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响[J/OL].清华大学学报(自然科学版):1-10