題 目 : 導入不同胺基高分子於鈣鈦礦層中改善結晶品質使元件效能提升

班級 / 學生 : 材四乙 / 呂昱緯

指 導 教 授 : 陳志平 教授

明志科技大學材料工程系106學年四技專題製作競賽

摘要

在本研究中，我們以商業化的界面活性劑高分子Polyoxypropyleneamine(JEFFAMINE® M-2005、JEFFAMINE® D-2000、 JEFFAMINE® T-3000)作為添加劑

加入至鈣鈦礦的前驅溶液中以沉積鈣鈦礦薄膜層於鈣鈦礦太陽能電池系統中，藉由JEFFAMINE中不同的胺官能基與鈣鈦礦結構中的金屬離子產生螯合作用去改善鈣鈦礦層結晶之間的結晶品質，從而提升結晶排列的緻密性，形成均勻的晶粒大小。加入雙胺官能基的JEFFAMINE® D-2000 於鈣鈦礦層中，能使轉換效率從14.2%提升至17.5%。並且我們發現該雙胺官能基與鈣鈦礦金屬離子的螯合作用可以穩定鈣鈦礦結晶薄膜，使其具有一定的延展特性。

實驗步驟

JEFFAMINE® MONOAMINES JEFFAMINE® DIAMINES JEFFAMINE® TRIAMINES ABX3

鈣鈦礦結構

結果與討論

Pristine JEFFAMINE® M2005

JEFFAMINE® D2000 JEFFAMINE® T3000

400.4

nm 434.4

nm

525.4

nm

485.7

nm

:Perovskite :JEFFAMINE® M series

結論

Device Jsc(mA/cm2) Voc(V) FF(%) PCE(%) Rsh(Ω*cm2) Rs(Ω*cm2)

Pristine 20.0 1.05 70.0 14.2 514.8 9.22

With M2005

0.05wt%

22.2 1.03 64.2 14.9 856.5 14.75

With D2000

0.05wt%

23.4 1.01 74.3 17.5 953.1 2.17

With T3000

0.05wt% 19.4 1.03 62.7 12.6 1439.2 19.65

拉長30% 3M膠帶 塗佈鈣鈦礦 卸除拉力

圖一、SEM

540 535 530 525

c/s

a.u

.

Binding Energy(eV)

Pristine

with M2005 0.05wt%

with D2000 0.05wt%

with T3000 0.05wt%

O1s

136 138 140 142 144 146 148

c/s

a.u

.

Binding Energy(eV)

Pristine

With M2005 0.05wt%

With D2000 0.05wt%

With T3000 0.05wt%

Pb4f

615 620 625 630

c/s

a.u

.

Binding Energy(eV)

Pristine

With M2005 0.05wt%

With D2000 0.05wt%

With T3000 0.05wt%

I3d5

圖二、XPS

圖三、XRD

ABX3

鈣鈦礦結構 10 20 30 40

(220)

a.u.

2Theta (dregree)

Pristine

With M2005 0.05wt%

With D2000 0.05wt%

With T3000 0.05wt%

(110)

圖五、延展性形貌

圖四、J-V curve(左)， EQE(右)

表格、一

• 本研究藉由商業化的界面活性劑JEFFAMINE導入鈣鈦礦系統中，藉由JEFFAMINE的胺官能基與鈣鈦礦的金屬離子產生螯合作用而得到結晶品質的提升，可以使鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率由14.2%提升至17.5%。

• 藉由雙胺官能基的導入可以使鈣鈦礦晶體產生一定的延展特性，未來我們預計可以此做出延展性鈣鈦礦太陽能電池。

文獻回顧 1. Huang, Z., Hu, X., Liu, C., Tan, L. & Chen, Y. Nucleation and Crystallization Control

via Polyurethane to Enhance the Bendability of Perovskite Solar Cells with Excellent

Device Performance. Advanced Functional Materials, 1703061,

doi:10.1002/adfm.201703061 (2017).

2. Lijian Zuo et al. Polymer-modified halide perovskite films for efficient and stable planar

heterojunction solar cells. Advancement of Science 3, 2375-2548,

doi:10.1126/sciadv.1700106 (2017).

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

Cu

rren

t D

ensi

ty (

mA

/cm

2)

Voltage(V)

Pristine

With M2005 0.05wt%

With D2000 0.05wt%

With T3000 0.05wt%

400 500 600 700 800 9000

20

40

60

80

100

Wavelength(nm)

IPC

E(%

)

W ith D 2000 0 .05w t%

Pristine