ACS Applied Materials & Interfaces报道我们研究团队关于无铅钙钛矿太阳电池方面新进展
发布时间:2022-09-06
锡基钙钛矿太阳能电池(TPSCs)由于其优异的光电特性近年来得到飞速发展,成为钙钛矿光伏电池无铅化发展的最有力竞争者,但是难以调控的结晶过程和极易受到氧化的Sn2+元素等问题严重阻碍器件效率和稳定性的进一步提升。虽然可以通过引入特定的材料来针对性地解决问题,但是目前多数研究中所提出的材料只能对钙钛矿实现单一功能的优化,若要实现多功能优化则需要同时引入多种添加剂材料,更多的组分引入可能导致较为严重的相分离现象,对器件的性能及稳定性产生负优化。一般来说,常用的锡基钙钛矿活性层薄膜的制备过程中,由于难以调控的结晶过程,导致形成的薄膜具有较多的针孔和褶皱,较差的界面接触会导致严重的离子迁移、非辐射电荷复合、迟滞以及器件不稳定现象;钙钛矿组分中的Sn2+的氧化也会导致薄膜结晶质量的降低和器件性能的减少;除此以外,薄膜在退火过程中也会导致钙钛矿中常见的有机组分的升华逸出,形成空位进一步加速薄膜的降解和离子迁移。针对该挑战,南京邮电大学的陈润锋教授、许利刚副教授团队提出了一种单一添加剂对钙钛矿薄膜实现多功能协同调控策略,通过使用具有含有氨基钝化基团、苯酚抗氧化基团的全新添加剂材料(DACl),使用一种添加剂同时实现对薄膜结晶过程的调控、Sn2+氧化的抑制以及减少有机组分的逸出功能,制备高质量钙钛矿薄膜。通过该策略制备的TPSCs显示出接近11%的能量转换效率,具有良好的重复性以及显著降低的迟滞现象。更令人印象深刻的是,器件在氮气环境中保存600 h仍保持初始效率的80%以上,未封装的器件暴露在空气中100 min保持初始效率的60%。