研究目的
通过表面光电压测量研究钙钛矿太阳能电池开路电压损失的起源，以理解与载流子产生、传输、提取及其损失机制相关的复杂光电过程。
研究成果
研究表明，钙钛矿太阳能电池的开路电压（Voc）损失显著受钙钛矿层与电荷传输层界面处正电荷累积的影响。采用PEDOT:PSS的倒置器件中，空穴累积会导致复合及Voc损失；而使用TiO2的常规器件中，正电荷累积会改变界面能带弯曲，从而提升Voc。这些发现强调了界面工程对减少钙钛矿太阳能电池Voc损失、提升器件性能的重要性。
研究不足
该研究聚焦于基于甲脒铅碘（MAPI）的太阳能电池，可能并不直接适用于其他钙钛矿组分。所观察到的厚度依赖效应可能因不同制备工艺或底层材料而有所差异。虽然表面光电压（SPV）测量结果具有启发性，但可能无法捕捉完整器件在实际工作条件下发生的所有动态过程。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用厚度依赖的表面光电压（SPV）测量和器件性能分析来探究钙钛矿太阳能电池中开路电压（Voc）损失的来源。
2：样品选择与数据来源：
在不同衬底（ITO、PEDOT:PSS和TiO2）上制备了厚度为50 nm至230 nm的甲基铵铅碘（MAPI）钙钛矿层。
3：实验设备与材料清单：
仪器包括Keithley 236源测量单元、带AM1.5G滤光片的太阳能模拟器、岛津UV-2600紫外-可见分光光度计、PANalytical X’Pert X射线衍射仪、Gemini LEO 1525扫描电子显微镜、Park NX10原子力显微镜以及用于APS和SPV测量的APS04系统。
4：5G滤光片的太阳能模拟器、岛津UV-2600紫外-可见分光光度计、PANalytical X’Pert X射线衍射仪、Gemini LEO 1525扫描电子显微镜、Park NX10原子力显微镜以及用于APS和SPV测量的APS04系统。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：通过XRD、AFM、SEM和APS对钙钛矿层进行表征，以确保结晶度和形貌的一致性。在白光照射下进行SPV测量，以监测表面电势的变化。
5：数据分析方法：
将SPV值与器件性能相关联，以确定Voc变化的来源。通过数据分析了解界面处的电荷载流子复合和积累情况。
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Keithley 236 Source Measure Unit
236
Keithley
Used for current-voltage characterization of the perovskite devices.
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Shimadzu UV-2600 UV-Vis spectrophotometer
UV-2600
Shimadzu
Used to measure the absorbance of MAPI layers from transmittance and reflectance.
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PANalytical X’Pert Diffractometer
X’Pert
PANalytical
Used to investigate the crystal structure of MAPI layers by X-ray diffraction.
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Gemini LEO 1525 scanning electron microscopy
LEO 1525
Gemini
Used to obtain SEM images of the perovskite layers.
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Park NX10 AFM
NX10
Park
Used to obtain AFM topography images of the perovskite layers in non-contact mode.
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APS04 system
APS04
KP Technology
Used for ambient pressure photoemission spectroscopy (APS) and surface photovoltage (SPV) measurements.
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