蘇大李耀文：PCE 25.38%！OMe-PEAI協(xié)同調(diào)控載流子提取動力學(xué)與損耗抑制，助力實(shí)現(xiàn)高性能PSCs及組件

主要內(nèi)容

溶液加工制備的鈣鈦礦表面往往存在大量缺陷，這成為鈣鈦礦太陽能電池（pero-SCs）發(fā)展面臨的一大固有挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)鈍化策略在應(yīng)對這些缺陷時，難以有效解決其對界面電荷提取效率以及器件長期穩(wěn)定性的不利影響。

在此形勢下，蘇州大學(xué)李耀文教授、陳煒杰教授帶領(lǐng)其科研團(tuán)隊展開深入研究。他們創(chuàng)新性地引入甲氧基功能化衍生物——甲氧基苯乙基碘化銨（OMe-PEAI），將其作為雙功能界面介質(zhì)，對n-i-p結(jié)構(gòu)有機(jī) - 無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦表面進(jìn)行后處理。

OMe-PEAI中的甲氧基作為路易斯堿，具備可用的孤對電子，能夠與未配位的Pb2?發(fā)生有效相互作用，進(jìn)而顯著減輕界面缺陷。更為關(guān)鍵的是，OMe-PEAI本身具有較大的偶極矩，這一特性使其能夠降低鈣鈦礦的功函數(shù)，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦與Spiro - OMeTAD界面處的能級精準(zhǔn)優(yōu)化匹配，并形成強(qiáng)界面電子耦合。這些協(xié)同作用共同強(qiáng)化了界面電荷載流子的提取能力，同時有效抑制了非輻射復(fù)合損失。

經(jīng)過精心優(yōu)化，小面積器件（0.062 cm2）展現(xiàn)出**的光電轉(zhuǎn)換性能，其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達(dá)25.38%，且電壓損失被降至最低限度；相應(yīng)的鈣鈦礦組件（13.93 cm2）也取得了令人矚目的光電轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到21.57%。此外，經(jīng)OMe - PEAI修飾的器件在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)極為出色。在熱應(yīng)力測試（于85 °C環(huán)境下持續(xù)512小時）和**功率點(diǎn)跟蹤測試（長達(dá)500小時）后，器件分別保持了初始效率的89%和92%。

總之，該團(tuán)隊提出的這一策略為調(diào)控鈣鈦礦太陽能電池（pero-SCs）界面缺陷和空穴提取提供了有效途徑。功能性甲氧基苯乙基碘化銨（OMe-PEAI）可與未配位的Pb2?相互作用，切實(shí)減少表面缺陷。而且，憑借其大偶極矩特性，OMe-PEAI能夠降低鈣鈦礦的功函數(shù)，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦與Spiro - OMeTAD界面處的能級匹配。這些進(jìn)展有力地促進(jìn)了載流子的快速提取，并有效抑制了非輻射復(fù)合損失。因此，經(jīng)OMe-PEAI修飾的鈣鈦礦太陽能電池不僅實(shí)現(xiàn)了高光電轉(zhuǎn)換效率（PCE達(dá)25.38%），能量損失顯著降低，更重要的是，該電池展現(xiàn)出**的工作穩(wěn)定性（T??＞500小時）和熱穩(wěn)定性（T??＞500小時）。本研究為同時實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池高光電轉(zhuǎn)換效率與優(yōu)異穩(wěn)定性提供了一種切實(shí)可行且高效的方法。

文獻(xiàn)信息

Bifunctional OMe-PEAI Synchronizes Carrier Extraction Dynamics and Loss Mitigation toward High-Performance Perovskite Solar Cells and Modules

Jiacheng Xu, Weijie Chen, Xiaoxiao Wu, Yunxiu Shen, Tingting Xu, Yeyong Wu, Shuaiqing Kang, Guiying Xu, Chenli Zhao, Ziyue Wang, Yaowen Li

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cjoc.70216

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