柔性钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于其广泛的应用对于研究者具有很大的吸引力。然而，发展柔性太阳能电池遇到的挑战是的在低温
下准备电子传输层（ETL）来满足塑料基板的加工需求，因此，使用表面溶胶—凝胶法在低于105℃下制备致密型的TiO2（c-TiO2）电
子传输层。通过调节前驱体的溶液浓度、TiO2电子传输层的退火温度和时间，发现在TiO2前驱体溶液浓度为2M、退火温度为150℃和
退火时间为30min时，c-TiO2电子传输层具有优越的光电性能，体现了最快的电子萃取和最低载流子的复合性能。最后，获得了具有
16.11%的高能量转换效率的PEN/ITO/c-TiO2/MAPbI3/Spiro-OMeTAD/Au平面结构，柔性PSCs在进行500次循环之后任然具有良好
的弯曲性能。
MAPbI3是应用最广泛的钙钛矿吸收材料，它具有优越的光吸收条件、低的结合能、载流子寿命长、双电荷转移和制备简单等性能。这
些特性是MAPbI3 PSCs可以实现高能量转移效率（PCE）的关键因素。使用源表为Keithley 2430太阳模拟器在0.25cm2的阴罩下测量
了J-V曲线，同时在AM为1.5G的辐照下校准Si-参比电池。时间分辨光致发光谱（TRPL）使用（XperRam Ultimate）的激光系统，激
发光源为405nm进行测量分析。
如图1（a）所示为ITO/PEN and ETL/ITO/PEN结构的光透射性能，表明在ITO/PEN基地上三种ETLs都有具有增透性能，由于具有高的
结晶度和优异的薄膜质量，T2 ETL过程具有最高的透射性能，这有利于钙钛矿层的光吸收。PSCs的能级图如图1（b）所示，与T1和T3
相比，T2的低的CBM通过增强驱动力有利于钙钛矿电子层的电子注入，这有利于提高载流子的萃取率。通过ITO/ETL/PVK结构的时间
分辨光致发光谱来体现从钙钛矿层到TiO2薄膜层的电子注入行为。为了做对比，控制PSCs的PVK是直接沉积在PEN/ITO基地上的，没
有导电层。如图1（c）所示，沉积在T2上的MAPbI3相比于沉积在T1和T3上的荧光强度较低，但淬灭性能显著。TRPL相应的光谱数据
如图1（d）所示，其通过拟合双指数衰减函数而获得。如表1所示，〖τ1〗和τ_2分别对应于电荷载流子的非辐射和辐射结合寿命。
在ETL的存在下，τ_1和τ1〗（4.42ns）和τ_2（22.64ns），更加表明了T2过程具有优异的薄膜质量和最小的本征缺陷。
图1. （a）ITO/PEN和ETL/ITO/PEN薄膜的光学透射光谱；（b）PSCs的带隙谱图；（c）不同PEN/ITO/ETL/PVK归一化稳态荧光谱图；（d）PEN/PVK和PEN/ITO/ETL/PVK的时间衰变光致发光光谱。
如图2（a）为在AM1.5G的辐照下使用不同ETLs的柔性PSCs电流J-V的曲线图，图2（a）的嵌入图为PSCs关键J-V参数的总结，基于T2
的PSCs在1.1V显示了最大的J_sc（22.32mA/cm2），并且填充因子（FF）为0.656，产生了高16.11%的PCE。基于低载流子的结合动
力学，T2/PVK表面的电位损失最小，导致了PSC的Jsc和Voc较高。如图2（b）所示，此PSCs的整合J_sc为21.1 mA/cm2，和图2
（a）中的J-V曲线很好的吻合。为了证实这一假设，研究了PSCs光电特性的光强依赖性来探索这种结合机制。图2（c）表明了V_oc和
自然对数光强具有线性关系，基于T1、T2和T3的PSCs的拟合斜率分别为2.29、1.82和2.27kT/q。基于T2的PSCs的斜率为1.82 kT/q，
其V_oc对于光强有很低的依赖性，表明T2/PVK表面具有很少的单分子重组。图2（d）显示了在双对数尺寸下J_sc和光强的线性关系。
基于T1、T2和T3的PSCs的拟合斜率分别为0.952、0.986和0.982。因此，基于T2的PSCs具有更加平衡的电荷载流子运输。如图2
（e）所示，为了进一步研究半径为10mm柔性PSCs的弯曲性能，在弯曲500圈之后，由于薄膜破裂，PCE将至初始值的75%。除此之
外，当PSCs没有密封时，如图2（f）所示，在氮气手套箱里放置两周之后PCE仍然保留初始值的97%。
图2. （a）不同ETLs柔性的的J-V曲线；（b）基于T2 PSCs的EQE曲线；（c）V_oc 对不同光强的依赖性；（d）J_sc对不同光强的依赖性；（e）基于T2柔性PSCs的弯曲性能；（f）基于T2柔性PSCs的长期稳定
相关文献：Zifan Yang, Wen Chen, etc. Flexible MAPbI3 perovskite solar cells with the high efficiency of 16.11% by low-temperature synthesis of compact anatase TiO2 film[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2021, 854(15): 155488.
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