昆工陳江照CEJ：耦合非富勒烯橋聯(lián)分子改善鈣鈦礦/PC??BM界面，助力高性能倒置PSCs

主要內(nèi)容

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）作為下一代**潛力的光伏技術(shù)候選者，近年來(lái)備受關(guān)注。然而，其性能提升面臨諸多挑戰(zhàn)，例如結(jié)晶過(guò)程難以精準(zhǔn)控制、陷阱輔助引發(fā)的非輻射復(fù)合現(xiàn)象，以及鈣鈦礦與PC??BM界面處電子傳輸效率低下等問(wèn)題，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能的進(jìn)一步提升。

在此背景下，昆明理工大學(xué)陳江照教授、王華教授、朱燾教授和祝星教授等組成的研究團(tuán)隊(duì)，憑借深厚的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在本研究中創(chuàng)新性地引入了一種非富勒烯鈍化劑——IEICO - 4Cl，旨在攻克上述難題。

研究團(tuán)隊(duì)巧妙結(jié)合反溶劑工藝，發(fā)現(xiàn)該方法不僅能拓寬吸收光譜范圍，還能有效促進(jìn)鈣鈦礦層與PC??BM層之間的界面耦合。在反溶劑處理過(guò)程中，IEICO - 4Cl分子展現(xiàn)出獨(dú)特的雙重功能。一方面，它能夠積極促進(jìn)鈣鈦礦結(jié)晶，使鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)更加規(guī)整；另一方面，在順序沉積器件（順序沉積器件是一種通過(guò)依次沉積不同功能層來(lái)構(gòu)建光伏器件的方法）的制備過(guò)程中，它有助于實(shí)現(xiàn)PC??BM的溶解和重新排列，優(yōu)化PC??BM層的微觀結(jié)構(gòu)。

IEICO - 4Cl分子結(jié)構(gòu)中帶有多種鈍化官能團(tuán)，包括氯原子（Cl）、羰基（C = O）和羥基（–OH）。這些官能團(tuán)就像“分子修復(fù)師”，能夠有效鈍化鈣鈦礦晶體表面和晶界處的缺陷，減少因缺陷導(dǎo)致的非輻射復(fù)合，從而提高器件的光電轉(zhuǎn)換能力。此外，IEICO - 4Cl與PC??BM之間存在有機(jī)相互作用，這種相互作用改善了PC??BM分子的聚集狀態(tài)，并優(yōu)化了能帶排列，使得電子能夠更順暢地從鈣鈦礦層提取到PC??BM層，進(jìn)一步提高了電子提取效率。

通過(guò)這一系列優(yōu)化策略，研究團(tuán)隊(duì)成功強(qiáng)化了鈣鈦礦–PC??BM界面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該策略制備的倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了25.46%，較之前有了顯著提升。不僅如此，該器件還展現(xiàn)出**的運(yùn)行穩(wěn)定性。在標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照射下經(jīng)過(guò)3000小時(shí)后，仍能保持初始光電轉(zhuǎn)換效率的85%以上；在黑暗和高溫（85℃）等惡劣條件下，也具有出色的耐久性，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的實(shí)際應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

進(jìn)一步深入探究，研究團(tuán)隊(duì)展示了一種高效的非富勒烯和溶劑退火策略。具體而言，他們將IEICO - 4Cl加入氯苯反溶劑中，成功改善了鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶性，使鈣鈦礦晶體更加致密、均勻；同時(shí)提高了PC??BM層的均勻性，減少了層內(nèi)缺陷。這一過(guò)程不僅有效鈍化了鈣鈦礦/PC??BM界面處的缺陷，還促進(jìn)了更好的成膜效果，減少了陷阱態(tài)的數(shù)量，進(jìn)而提高了載流子提取效率。更重要的是，該方法還減少了非輻射復(fù)合的發(fā)生，并有助于防止鈣鈦礦材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的降解，從而全方位提升了器件性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。值得一提的是，**器件的光電轉(zhuǎn)換效率從23.89%大幅提升至25.46%。

這種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的策略，為優(yōu)化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的界面提供了一種**前景的方法。它不僅顯著提高了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，還增強(qiáng)了其穩(wěn)定性，同時(shí)為高性能光伏器件的界面工程提供了新的思路和見(jiàn)解，有望推動(dòng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池從實(shí)驗(yàn)室研究走向大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。