南工大秦天石Angew：一體化分子調(diào)控埋底界面+錫鉛鈣鈦結(jié)晶，賦能高效全鈣鈦礦疊層電池

主要內(nèi)容

錫鉛混合（Sn–Pb）鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）是推動(dòng)全鈣鈦礦疊層光伏技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，其成功破解了單結(jié)器件的效率瓶頸。然而，廣泛應(yīng)用的空穴傳輸層（HTL）材料聚 (3,4 - 乙烯二氧噻吩)- 聚 (苯乙烯磺酸鹽)（PEDOT:PSS）因自身酸性特質(zhì)與吸濕性，嚴(yán)重制約器件的性能表現(xiàn)與長期穩(wěn)定性；同時(shí)，含錫鈣鈦礦的快速結(jié)晶易導(dǎo)致薄膜缺陷增多，為制備形貌均勻、品質(zhì)優(yōu)異的錫鉛混合鈣鈦礦薄膜帶來核心挑戰(zhàn)。

為攻克上述難題，南京工業(yè)大學(xué)秦天石、曹久朋教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性開發(fā)了一種多功能一體化添加劑工程策略，將 4 - 磺基鄰苯二甲酸三銨鹽（SATS）同步引入 PEDOT:PSS 空穴傳輸層與鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中。SATS 展現(xiàn)出精準(zhǔn)協(xié)同調(diào)控效應(yīng)：一方面顯著提升 PEDOT:PSS 的導(dǎo)電性，有效抑制界面非輻射復(fù)合，優(yōu)化電荷傳輸路徑；另一方面憑借與錫離子（Sn2?）、鉛離子（Pb2?）的強(qiáng)配位作用，減緩鈣鈦礦結(jié)晶動(dòng)力學(xué)過程，不僅提升薄膜結(jié)晶度與形貌均勻性，更能顯著抑制 Sn2?氧化，降低陷阱態(tài)密度，從根源上改善薄膜質(zhì)量。

借助這一系列協(xié)同優(yōu)化，優(yōu)化后的單結(jié) Sn–Pb PSCs 光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá)到 23.85% 的高水平，且表現(xiàn)出**的運(yùn)行穩(wěn)定性 —— 在連續(xù)光照 1000 小時(shí)后仍保持初始效率的 85%。更具突破性的是，將該改性 Sn–Pb 鈣鈦礦器件與 1.77 eV 寬帶隙（WBG）子電池精準(zhǔn)匹配，構(gòu)建兩端子全鈣鈦礦疊層電池架構(gòu)時(shí)，器件效率進(jìn)一步突破至 28.74%。秦天石、曹久朋教授團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究，通過單一分子添加劑實(shí)現(xiàn)了 “電荷傳輸 - 結(jié)晶調(diào)控 - 穩(wěn)定性提升” 的多維度突破，同步解決了 Sn–Pb PSCs 的效率與穩(wěn)定性雙重瓶頸，為全鈣鈦礦疊層光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值與應(yīng)用前景。

文獻(xiàn)信息

All-in-One Molecule Regulated Buried Interface and Crystallization of Tin–Lead Perovskite for Efficient All-Perovskite Tandem Solar Cells

Xiaonan Jin, Jiupeng Cao, Shunan Sui, Jiankai Xie, Wenjian Yan, Lingui Han, Jibiao Duan, Meizhu Hu, Huihui Zhang, Fangfang Wang, Jingjin Dong, Aifei Wang, Weihao Yuan, Wei Huang, Tianshi Qin

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202518800

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