郭日朗，吳紹航，張翠苓，謝懌，劉雅晴，麥耀華

（暨南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新能源技術(shù)研究院，廣東 廣州 510632）

1 引 言

截止到目前，鈣鈦礦（Perovskite，簡(jiǎn)稱PVK）太陽(yáng)電池被認(rèn)證的最高實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到25.7%[1]，但是距離理論極限（～31%）[2]還有較大的差距。鈣鈦礦太陽(yáng)電池的器件結(jié)構(gòu)主要有三種：正式介孔結(jié)構(gòu)、正式平面結(jié)構(gòu)和反式平面結(jié)構(gòu)。反式平面結(jié)構(gòu)電池具有容易制備且器件穩(wěn)定性好的優(yōu)勢(shì)，也被認(rèn)為是最具產(chǎn)業(yè)化可行性的鈣鈦礦器件。系統(tǒng)分析反式平面結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的光學(xué)損失機(jī)制，對(duì)其性能的進(jìn)一步提升具有重要意義。

器件的光生電流值影響效率，其主要受鈣鈦礦層的光吸收影響，公式[3]為，其中，q為單位電荷，λ為入射光波長(zhǎng)，Φ為AM 1.5G光譜的光子通量，A為鈣鈦礦層的吸收光譜。2015年，牛津大學(xué)Snaith團(tuán)隊(duì)[4]對(duì)“玻璃/FTO/TiO2/鈣鈦礦/Spiro-OMeTAD/Au”結(jié)構(gòu)進(jìn)行光學(xué)分析，當(dāng)鈣鈦礦薄膜厚度較?。?5 nm）時(shí)，光生電流受界面層影響較大，當(dāng)鈣鈦礦層厚度達(dá)到492 nm時(shí)則受界面層影響很小。同年，昆士蘭大學(xué)Meredith團(tuán)隊(duì)[5]揭示了鈣鈦礦電池中鈣鈦礦薄膜存在兩種光吸收模式，即短波段受Beer-Lambert法則主導(dǎo)而長(zhǎng)波段受干涉影響，從而導(dǎo)致光生電流密度和鈣鈦礦薄膜厚度并非完全單調(diào)一致。

本文將系統(tǒng)研究反式平面鈣鈦礦電池的光學(xué)特性。首先，分析各層薄膜的光學(xué)特性，并建立模型，和實(shí)際器件的外量子效率（External quantum efficiency，EQE）進(jìn)行比對(duì)，分析并確認(rèn)光學(xué)模擬的可靠性。然后采用傳輸矩陣模型仿真在鈣鈦礦和PCBM薄膜厚度連續(xù)變化情況下光學(xué)特性的變化。特別地，針對(duì)普遍存在的PbI2過量情況，本文還模擬了將PbI2分別插入鈣鈦礦前或后表面對(duì)鈣鈦礦光吸收的影響。

2 測(cè)試原理與傳輸矩陣模型

光照射在物體上主要會(huì)發(fā)生反射、吸收和透射，還有微量的散射等。假設(shè)入射光占比為100%（即1），則反射光（R）、透過光（T）和吸收光（Aabs）的關(guān)系式為1=R+T+Aabs（散射等其他光傳播行為忽略不計(jì)）[6]，通過紫外-可見-近紅外分光光度計(jì)測(cè)量得到物體對(duì)光的反射和透射，再通過公式Aabs=1-R-T計(jì)算出物體對(duì)光的吸收量。

本文采用的是反式結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽(yáng)電池：glass/ITO/poly[bis（4-phenyl）（2,4,6trimethylphenyl）amine]（PTAA）/PVK/[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester（PCBM）/Ag。如圖1所示，首先測(cè)量ITO玻璃的透過和反射，然后在基底上依次制備各膜層，每沉積一層都要測(cè)量透過和反射，直至整個(gè)器件制備完畢。由公式Aabs=1-R-T計(jì)算得出每一次測(cè)量的吸收結(jié)果，并用沉積一膜層后的吸收減去沉積該膜層前的吸收，通過該方法即可獲得每一膜層的吸收，其中重點(diǎn)關(guān)注鈣鈦礦層的吸收。

圖1 測(cè)量薄膜吸收原理圖Fig.1 Schematic diagram of measuring film absorption

鈣鈦礦太陽(yáng)電池屬于多層薄膜結(jié)構(gòu)[7]，除玻璃基底相對(duì)比較厚（超過1 mm），其他膜層都比較薄，在1μm范圍內(nèi)?；诠饴纺M的傳輸矩陣模型能準(zhǔn)確地反映光在多層薄膜器件里的入射、反射和吸收等[8-9]，該模型假設(shè)器件具有各向同性且均勻的介質(zhì)，以及平面平行的分層結(jié)構(gòu)[10-11]。從光譜型橢偏儀中提取光學(xué)特性數(shù)據(jù)，包括復(fù)折射率中的折射率n（Refractive index）和消光系數(shù)k（Extinction coefficient）（如圖S1），以及從臺(tái)階儀中提取各層薄膜厚度數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)代入傳輸矩陣模型，通過計(jì)算器件內(nèi)部的光電場(chǎng)分布，進(jìn)而計(jì)算出各層的光吸收分布[12-13]。在傳輸矩陣模型的仿真中也重點(diǎn)關(guān)注鈣鈦礦層的吸收。本文的傳輸矩陣模型利用Python編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)仿真，代碼來自斯坦福大學(xué)McGehee組[14]，具體數(shù)學(xué)物理模型[15]見補(bǔ)充文件。

3 結(jié)果與討論

本文采用FA0.95Cs0.05PbI3鈣鈦礦，其主要能對(duì)300～850 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光吸收并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。因此，以下實(shí)驗(yàn)測(cè)試和仿真模擬的波長(zhǎng)均在300～850 nm范圍內(nèi)。

3.1 鈣鈦礦吸收曲線與EQE曲線比較

圖2（a）～（i）為改變PCBM和鈣鈦礦層厚度時(shí)器件的光譜響應(yīng)特性。鈣鈦礦厚度為460，560，700 nm，PCBM厚度為20，40，90 nm。圖2（a）～（i）的橫坐標(biāo)為入射光波長(zhǎng)（λ），縱坐標(biāo)為電池器件的EQE強(qiáng)度或?qū)獾奈毡戎亍：谏€代表器件的EQE，綠色曲線代表通過傳輸矩陣模型仿真出的鈣鈦礦的吸收，紅色曲線代表由實(shí)測(cè)透過和反射計(jì)算得出的鈣鈦礦的吸收。EQE曲線反映從光入射吸收到電輸出的結(jié)果，模擬吸收曲線反映具有平坦表面的光吸收結(jié)果，而計(jì)算出的吸收曲線反映具有粗糙度表面的光吸收結(jié)果，三種曲線進(jìn)行對(duì)比是為了驗(yàn)證忽略一定粗糙度后的傳輸矩陣光學(xué)分析能夠與電學(xué)分析相匹配（如表S1）。

圖2 鈣鈦礦薄膜的吸收曲線與器件EQE曲線的比較Fig.2 Comparison of absorption curve of perovskite thin film with EQE curve of device

波長(zhǎng)在300～500 nm范圍內(nèi)時(shí)，三條曲線的形狀并不相同，其可能的原因是器件入光面的表面復(fù)合產(chǎn)生的影響以及鈣鈦礦的缺陷影響了對(duì)該波段范圍內(nèi)的光電轉(zhuǎn)化。雖然曲線的形狀不同，但是從圖S3可以看出，每一波段范圍內(nèi)的積分電流差異較小，對(duì)最終結(jié)果影響較小。在500～800 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，三條曲線的形狀和走向大致相同，但存在一定差異。其原因在于：（1）鈣鈦礦材料本身的特性決定，它對(duì)每種波長(zhǎng)的光電轉(zhuǎn)換能力不盡相同，且器件存在一定的缺陷，致使對(duì)于不同波長(zhǎng)，器件EQE與鈣鈦礦吸收之間的差值不同；（2）綠線和紅線分別對(duì)應(yīng)的吸收曲線不能完全重合，其原因來源于不同波長(zhǎng)的光子入射到完整器件與入射到非完整器件的光場(chǎng)分布存在區(qū)別及傳輸矩陣模型的缺點(diǎn)：模型只能模擬互不干擾的多層平面薄膜，而實(shí)際情況中器件里的各層之間不是平面剛性接觸的，它們是相互接觸、相互影響甚至互相反應(yīng)混合的，而且傳輸矩陣模型只考慮光的透過、反射和吸收，沒有考慮散射等情況的發(fā)生。當(dāng)波長(zhǎng)大于800 nm時(shí)，除部分紅線外，大部分曲線趨于零值。實(shí)際上，在該鈣鈦礦體系下，即使曲線未趨近于零值也不可能將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，因此本文不做深入探討?/p>

圖2（a）～（i）中三種曲線圖例標(biāo)簽括號(hào)里的積分電流分別為：（1）將鈣鈦礦的吸收與AM1.5G光譜相乘得到的積分電流；（2）模擬仿真獲得的積分電流；（3）EQE設(shè)備測(cè)得的器件的積分電流。三者積分電流相比基本符合，測(cè)試計(jì)算得到的積分電流＞模擬仿真的積分電流＞EQE設(shè)備測(cè)得的積分電流。原因在于：在測(cè)試計(jì)算中，微量的散射被計(jì)算到鈣鈦礦的吸收里，導(dǎo)致其數(shù)值偏大；而在仿真中假設(shè)載流子完全利用，忽略了載流子的復(fù)合[16]；然而，在實(shí)際情況下制備的鈣鈦礦器件會(huì)不可避免地產(chǎn)生缺陷，從而增加載流子的耗損[17]，導(dǎo)致載流子利用率整體降低。

從圖2（a）～（i）可以看出，在不同的圖之間，同類型同顏色的曲線也不同，體現(xiàn)在大于550 nm波長(zhǎng)的曲線形狀（如圖S4和圖S5)，其變化規(guī)律是：隨著PCBM或PVK厚度的增加，波峰波谷會(huì)整體紅移，即向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。因?yàn)殚L(zhǎng)波的光能到達(dá)銀背電極，產(chǎn)生反射導(dǎo)致干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生，最終形成駐波，產(chǎn)生波峰波谷，波峰波谷位置會(huì)隨PCBM或PVK厚度變化而移動(dòng)。其原因?yàn)楸∧ず穸鹊母淖儗?dǎo)致入射光的光程發(fā)生了變化，最終造成同一波長(zhǎng)的光干涉強(qiáng)度改變。在波長(zhǎng)小于550 nm處曲線形狀基本不變，因?yàn)槎滩ǎ?00～550 nm波長(zhǎng)）的光穿透力比較差，還沒到達(dá)銀背電極就已經(jīng)被完全吸收。從整體趨勢(shì)上來看，鈣鈦礦薄膜越厚，光吸收越多，但實(shí)際制備卻愈發(fā)困難，所以需要選擇合適的膜層厚度來制備電池器件。

從最終曲線形狀來看，可以看出圖2（a）～（i）中（除300～400 nm處的綠色曲線外），每張圖里的三條曲線形狀是大致相同的，EQE曲線相對(duì)于兩種吸收曲線平行下移，推測(cè)是電池內(nèi)電荷傳輸及載流子復(fù)合損耗等問題產(chǎn)生的，該結(jié)果證明了光學(xué)分析和電學(xué)分析的一致性，同時(shí)證明了光學(xué)分析的可靠性。為了能夠更快更便捷地分析如何提高電池的短路電流，本文將采用軟件模擬的方式來進(jìn)行前期的探索，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)，如此既能提高工作效率，又能減少對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。所以以下內(nèi)容均采用傳輸矩陣模型進(jìn)行模擬仿真。

3.2 PCBM和PVK的厚度對(duì)積分電流的影響

如圖3所示，采用軟件模擬不同PCBM和PVK厚度時(shí)鈣鈦礦的吸收，再通過將鈣鈦礦的吸收乘以AM1.5G光譜，并對(duì)波長(zhǎng)在300～850 nm范圍內(nèi)的結(jié)果進(jìn)行積分計(jì)算得出積分電流。用不同顏色來區(qū)分積分電流的大小，更直觀地顯示鈣鈦礦吸收的多少。

如圖3（a）所示，當(dāng)PCBM厚度固定時(shí)，隨著PVK厚度的增加，鈣鈦礦吸收并不是直線上升和一直增加的，期間會(huì)出現(xiàn)小幅度的波動(dòng)，這是由器件內(nèi)干涉現(xiàn)象所致，但鈣鈦礦吸收的整體趨勢(shì)是增加的。當(dāng)PVK厚度小于150 nm時(shí)，鈣鈦礦吸收所換算的積分電流不超過20 mA/cm2。當(dāng)PVK厚度從0 nm增加到200 nm，鈣鈦礦吸收的增長(zhǎng)趨勢(shì)比較迅猛，積分電流迅速增加。之后，隨著PVK厚度的進(jìn)一步增加，積分電流的增加趨勢(shì)逐漸減緩。當(dāng)PVK從1 200 nm增加到2 000 nm時(shí)，其吸收所換算的積分電流提升很小（＜0.5 mA/cm2），因此，本文模擬PVK最大厚度為1 200 nm。

圖3 軟件模擬不同PCBM和PVK厚度時(shí)鈣鈦礦吸收計(jì)算出的積分電流Fig.3 The software simulates the integrated current calculated by perovskite absorption with different thickness of PCBM and PVK

雖然從光學(xué)吸收的角度上看，PCBM越薄，鈣鈦礦吸收越多；PCBM越厚，鈣鈦礦吸收越少（如圖3（a））。但是在實(shí)際器件中，PCBM太薄不能完全覆蓋鈣鈦礦層，導(dǎo)致鈣鈦礦層與電極直接接觸進(jìn)而產(chǎn)生器件漏電；太厚又會(huì)因吸收過多的光而影響鈣鈦礦的吸收，所以PCBM需要選擇一個(gè)合適的厚度。本文主要采用40 nm，在工藝上容易實(shí)現(xiàn)良好的覆蓋性，具體操作可行性高。

本文所制備的PVK厚度主要在400～800 nm之間，所以將圖3（a）中PVK厚度在400～800 nm的區(qū)間進(jìn)行放大查看（如圖3（b））。因?yàn)樵胶竦拟}鈦礦薄膜越難高質(zhì)量地制備[18]，所以在此應(yīng)選擇一個(gè)合適的PVK厚度。在圖3（b）中，當(dāng)PCBM為40 nm時(shí)，最佳的PVK厚度在500，660，800 nm附近。實(shí)際制備中，鈣鈦礦薄膜的厚度受溶液濃度影響顯著，難以獲得高質(zhì)量的鈣鈦礦厚膜。一般情況下，雖然PVK厚度的增加可以增強(qiáng)光捕獲能力，但是薄膜質(zhì)量下降會(huì)導(dǎo)致器件內(nèi)部復(fù)合加劇[19-20]，最終限制了對(duì)電極電荷的提取。因此，當(dāng)鈣鈦礦過厚時(shí)，產(chǎn)生的大多數(shù)載流子在到達(dá)電極之前將重組[21]，所以排除800 nm。而500 nm和660 nm的鈣鈦礦薄膜都能高質(zhì)量地制備，從模擬結(jié)果來看，基于本文的結(jié)構(gòu)和材料，660 nm PVK的積分電流更高，為24.92 mA/cm2，所以采用660 nm的鈣鈦礦薄膜有助于獲得更高的效率。

3.3 （光照下）電池器件里的光電場(chǎng)分布和鈣鈦礦光生載流子的產(chǎn)生率

圖4（a）展示了當(dāng)改變鈣鈦礦薄膜的厚度時(shí)不同波長(zhǎng)的光在鈣鈦礦器件中的場(chǎng)強(qiáng)分布情況。橫坐標(biāo)代表各膜層在電池器件的位置，從左到右分別為ITO（100 nm）、PTAA（25 nm）、PVK（分別為460，560，700 nm）、PCBM（40 nm）、Ag（130 nm）；縱坐標(biāo)為歸一化的光場(chǎng)強(qiáng)度，光線從左垂直入射。

圖4 光的場(chǎng)強(qiáng)分布（a）和光生載流子的產(chǎn)生率（b）Fig.4 The field intensity distribution of light（a）and the generation rate of photogenerated carriers（b）

由圖4（a）可以看出，當(dāng)光入射到器件內(nèi)部后并不會(huì)一直衰減，會(huì)在部分位置較強(qiáng)或較弱，呈波浪狀，說明光在器件里發(fā)生了干涉現(xiàn)象。因?yàn)橹挥锈}鈦礦層才能將吸收的光能轉(zhuǎn)變成電能，所以重點(diǎn)觀察PVK里的光強(qiáng)分布。波長(zhǎng)為500 nm的光照射到器件中，其光強(qiáng)分布遵循Beer-Lambert吸收定律。由于PVK的高吸收系數(shù)，光在PVK里的強(qiáng)度逐漸降低，基本沒有光能到達(dá)金屬銀背電極[6]，波長(zhǎng)在300～550 nm的入射光也是如此。而600 nm的光強(qiáng)度在PVK里呈波浪狀分布，因?yàn)樵摬糠值墓饧茸裱瑽eer-Lambert吸收定律，又能到達(dá)銀背電極產(chǎn)生反射，使入射光與反射光相互疊加從而形成干涉，最終導(dǎo)致駐波的出現(xiàn)，其是兩種吸收模式的結(jié)合，且波長(zhǎng)越長(zhǎng)的入射光在器件內(nèi)的干涉現(xiàn)象越明顯，如700 nm的入射光，其波峰波谷的差值更大。因此，器件對(duì)于短波和長(zhǎng)波光的吸收方式不盡相同，且所得到的結(jié)論適用于其他波長(zhǎng)的入射光。隨著PVK厚度的增加，光在PVK內(nèi)的干涉效應(yīng)逐漸減弱，這也說明在整體趨勢(shì)上，PVK增厚使吸光更加充分，能減少光到達(dá)背電極。銀電極對(duì)可見光的反射率很大，電極內(nèi)部光的干涉極弱，光電場(chǎng)強(qiáng)度很小且隨光的深入很快降至為零[22]。

圖4（b）展示了PCBM為40 nm時(shí)，不同鈣鈦礦厚度的器件里鈣鈦礦層的光生載流子產(chǎn)生率隨PVK厚度的變化，該處畫出了7種不同厚度的PVK?？梢钥吹剑庠阝}鈦礦內(nèi)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象后，隨PVK厚度增加，載流子產(chǎn)生率整體的波峰波谷值都會(huì)隨之降低，與圖4（a）得出的結(jié)論相吻合；而且峰值位置都在靠近銀電極一側(cè)，距離銀電極約60～65 nm的位置（實(shí)際上，當(dāng)PCBM厚度改變時(shí)，峰值位置就會(huì)發(fā)生改變，但影響較小，PCBM越厚，峰位離銀電極越近，如圖S6）。

通過圖4（a）能夠細(xì)致解析在器件里PVK內(nèi)單一波長(zhǎng)光的場(chǎng)強(qiáng)分布，而通過圖4（b）能夠?qū)︹}鈦礦主要吸光波段進(jìn)行整體分析，能從宏觀實(shí)際應(yīng)用的角度觀察。根據(jù)不同的需求可以采用不同的分析方法。

綜合上述分析，本文推薦使用660 nm的PVK（FA0.95Cs0.05PbI3）和40 nm的PCBM。

3.4 PbI2層的加入對(duì)鈣鈦礦吸收的影響

在當(dāng)今較高效率的鈣鈦礦器件[23-24]中，通常存在著PbI2過量。因此，高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜中是存在一定量的PbI2的，而PbI2的存在位置跟工藝有很大關(guān)系。2017年，中科院游經(jīng)碧等[25]采用兩步法實(shí)現(xiàn)了21%的器件效率，PbI2主要富集在鈣鈦礦上表面。2018年，北京大學(xué)趙清等[26]在鈣鈦礦兩側(cè)均構(gòu)建PbI2鈍化層，從而實(shí)現(xiàn)了更高的效率。由此，本文將深入分析PbI2對(duì)器件光學(xué)特性的影響。在軟件模擬仿真中將PbI2單獨(dú)做一層放在PVK層的前表面或后表面，用來探究其對(duì)PVK吸收的影響。如圖5（a）～（i）所示，每幅圖里橫坐標(biāo)為入射光波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)是對(duì)光的吸收比重，每種顏色代表每一層的吸收，其中灰色代表反射（R）。

圖5 軟件分別模擬當(dāng)不同厚度的PbI2層加入到鈣鈦礦前表面或后表面時(shí)對(duì)鈣鈦礦吸收的影響Fig.5 The software simulates the effect on perovskite absorption when PbI2 layers with different thicknesses are added to the front surface or the back surface of perovskite

圖5（a）～（e）模擬了5種不同厚度的PbI2層加在鈣鈦礦層靠近入射光一側(cè)（即在PTAA層和PVK層之間，即PVK層的前表面），PbI2層的加入會(huì)明顯降低PVK對(duì)短波（300～550 nm波長(zhǎng)）光的吸收（如圖6（a））。這是因?yàn)槎滩ü獾拇┩改芰Σ粡?qiáng)。且PbI2對(duì)該波段的光有較大吸收，其還會(huì)降低整個(gè)器件對(duì)460～470 nm光的吸收，使器件出現(xiàn)一個(gè)吸收低谷（如圖5（e））。且從圖6（b）可知，PbI2越厚，PVK內(nèi)入光面至100 nm厚的光生載流子的產(chǎn)生率越小。

圖6 在鈣鈦礦層靠入射光側(cè)加入不同厚度PbI2時(shí)光的場(chǎng)強(qiáng)分布（a）和光生載流子的產(chǎn)生率（b）；在鈣鈦礦層靠Ag電極側(cè)加入不同厚度PbI2時(shí)光的場(chǎng)強(qiáng)分布（c）和光生載流子的產(chǎn)生率（d）；軟件分別模擬當(dāng)不同厚度的PbI2層加入到不同厚度的鈣鈦礦前（e）、后（f）對(duì)鈣鈦礦吸收的影響。Fig.6 The field intensity distribution of light（a）and the generation rate of photogenerated carriers（b）when different PbI2 thicknesses are added to the side of the perovskite layer near the incident light.The field intensity distribution of light（c）and the generation rate of photogenerated carriers（d）when different PbI2 thicknesses are added to the side of the perovskite layer near the Ag electrode.The software simulates the influence of different thickness of PbI2 layer on perovskite absorption when it is added to the front surface（e）or the back surface（f）of perovskite of different thickness.

圖5（f）～（i）模擬了4種不同厚度的PbI2層加在鈣鈦礦層靠近銀背電極一側(cè)（即在PVK層和PCBM層之間，即PVK層的后表面）。當(dāng)PVK足夠厚（如達(dá)到560 nm）時(shí)，短波光在經(jīng)過PVK層時(shí)已經(jīng)被完全吸收（如圖6（c）），所以PbI2層的加入不影響鈣鈦礦在短波處的吸收。即使PbI2層達(dá)到了100 nm（如圖5（i）），PbI2也只對(duì)550～750 nm的光有微量的吸收（如圖5（j）），其吸收所換算的積分電流也不超過0.1 mA/cm2。此時(shí)，PbI2層的加入主要影響鈣鈦礦對(duì)長(zhǎng)波（550～850 nm波長(zhǎng)）段的吸收。因?yàn)檎麄€(gè)器件的厚度發(fā)生了變化，改變了光程，致使每種波長(zhǎng)的光在器件里產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，形成駐波的波峰波谷大小和位置產(chǎn)生變化。且從圖6（d）得出，光生載流子的產(chǎn)生率發(fā)生了明顯的變化。

圖6（e）～（f）中橫坐標(biāo)為PVK層的厚度，縱坐標(biāo)為積分電流，每種顏色的曲線代表固定PbI2厚度時(shí)，隨PVK厚度的增加，鈣鈦礦吸收計(jì)算出積分電流大小的變化。如圖6（e）所示，當(dāng)PbI2層加在PVK層前表面時(shí)，隨PbI2厚度的增加，鈣鈦礦的吸收明顯降低，與圖5（a）～（e）的結(jié)果一致。如圖6（f）所示，當(dāng)PbI2層加在PVK層后表面時(shí)，從整體上看，隨著PbI2厚度的增加，降低了鈣鈦礦吸收最大值及其所對(duì)應(yīng)的厚度。

上述分析表明，PbI2層在PVK層前時(shí)明顯降低鈣鈦礦吸收，在PVK層后時(shí)則影響相對(duì)較小，只改變鈣鈦礦吸收曲線的形狀。

4 結(jié) 論

本文采用傳輸矩陣模型模擬了鈣鈦礦的吸收，并與實(shí)際鈣鈦礦薄膜的吸收和電池器件的EQE圖像進(jìn)行了比對(duì)，三者曲線大致相同，證明了光學(xué)分析和電學(xué)分析的一致性，同時(shí)證明了傳輸矩陣模型的可靠性。研究表明：（1）不同波長(zhǎng)的光在器件中的吸收模式不同，在300～550 nm區(qū)間以Beer-Lambert吸收為主，在550～850 nm區(qū)間內(nèi)Beer-Lambert吸收和干涉吸收均有顯著影響；（2）除寄生吸收外，界面層對(duì)光場(chǎng)的調(diào)節(jié)也對(duì)器件中吸光層的光吸收有影響；（3）對(duì)于常用鈍化材料PbI2，應(yīng)當(dāng)避免其存在光入射一側(cè)。綜上所述，對(duì)于鈣鈦礦薄膜電池而言，需要多個(gè)膜層共同優(yōu)化實(shí)現(xiàn)光管理，而非單一增加鈣鈦礦薄膜的厚度。

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