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AEM:表面甲脒阳离子固定化制备高效FA基钙钛矿太阳能电池

知光谷  · 公众号  ·  · 2024-08-15 08:20

正文

最先进的钙钛矿太阳能电池(PSC)在当前的商业化过程中仍面临稳定性挑战,这主要是由于有机成分的不稳定。特别是,表面(界面)缺陷,如配位不完全的Pb2+和卤素位点,进一步影响了有机阳离子在表面(界面)的稳定性,并提供了离子迁移和挥发的快速通道,降低了稳定性和效率。
在此研究中, 西安建筑科技大学Tiantian Liu, 暨南大学Baochao Zheng和浙江大学Yong Wang等人 提出了一种通过氢键效应固定表面甲脒(FA)阳离子的策略,该策略通过对二氢氯化哌嗪(PDCl2)进行后处理来实现,从而获得稳定的FA基钙钛矿。哌嗪可以通过氢键固定表面FA+阳离子。此外,PDCl2的后处理可以诱导表面Cl–掺杂,形成与未配位Pb2+的强配位键,从而减少表面八面体笼的缺陷。这种协同效应有效地约束了表面FA+阳离子,同时缓解了表面晶格应力。由于改进了表面特性,所得到的钙钛矿不仅表现出优异的光学/热稳定性,还展现了更显著的n型特性和均匀的电势分布,从而改善了电荷转移动力学。
最终,优化后的钙钛矿太阳能电池的效率显著提高,从23.15%提升至25.52%。此外,这些PSC在超过1000小时的最大功率点测试后,保留了91%的初始效率,表现出优异的稳定性。

H. Liu, T. Liu, X. Wang, G. Hu, B. Zheng, X. Yu, Y. Wang, D. Yang, Surface Formamidine Cation Immobilization for Efficient FA-Based Perovskites Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2024, 2401809.

https://doi.org/10.1002/aenm.202401809


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