有机无机杂化钙钛矿太阳能电池材料的电子辐照降解机制研究与电子显微成像条件探索

摘要：有机无机杂化钙钛矿材料由于其优异的光电性能及其在光伏器件中巨大的应用前景,在近年来引起广泛的关注并得到迅速的发展。有机无机杂化钙钛矿材料作为太阳能电池器件中的吸光层,其性能与其微结构密切相关。然而由于其有机无机杂化的性质,通过电子显微镜研究其结构与微结构时,极易受到电子束辐照损伤而降解,而其降解机制尚不明确。本文以典型的有机无机杂化钙钛矿材料MAPbI3为研究对象,分别在SEM和TEM中通过改变电子束的加速电压与辐照剂量,研究其形貌变化、结构转变及微结构演变,分析不同电压下的降解机制,并探索出低损的成像条件。结果表明,MAPbI3在SEM的低电压作用下,极易在晶界处产生缺陷并导致薄膜开裂;而在TEM中,60kV加速电压对MAPbI3的辐照损伤以电离损伤引起的局部加热为主,并导致相变,而300kV加速电压导致MAPbI3降解为PbI2是较高电压下主要的辐照损伤机制.