AFM -- 介绍一种四阳离子&三卤素宽带隙钙钛矿体系及温度敏感的后处理策略

百科   2024-10-16 17:55   北京  

前 言

本次推荐北理工陈棋院长团队发表于AFM的工作“Tailoring Perovskite/C60 Interface by Reactive Passivators for Stable Tandem Solar Cells”,也是该组发表的第三篇钙钛矿硅叠层太阳能电池的工作(北理工院长团队一月两篇顶刊,science+nature communications,钙钛矿/硅叠层太阳能电池技术),取得30.52%的认证稳态效率。

本篇工作有三个推荐点:

1、后处理钝化剂和钙钛矿的反应调控,作者关注实验细节,发现这是一种温度敏感的反应,合适的目标产物对器件性能增益最大。也启发读者对日常实验中工艺细节的发掘,构效关系的建立,有利于我们制备更高效的光伏器件,加深对薄膜优化以及器件制备的理解;

2、针对多溴宽带隙体系的光至相分离问题,作者组装了一种四阳离子+三卤素的体系,X位Br含量仅有10%,以此提高了钙钛矿及相关器件的光照稳定性!

3、基于PTAA聚合物HTL的开路电压达到1.25 V。

正 文

将钙钛矿太阳能电池与晶体硅底部电池集成在一个单片双端串联结构中,使功率转换效率(PCE)超过了单结电池的理论极限。然而,宽禁带(WBG)钙钛矿薄膜面临着与相稳定性和开路电压(VOC)损失相关的挑战,特别是由于钙钛矿/C60界面严重的非辐射复合。在这里,通过加入与卤化铅反应形成低维相的活性钝化剂来钝化界面缺陷。通过优化反应温度得到的目标产物不仅抑制了界面上的复合,而且有利于载流子的转移。更重要的是,该产品可以抑制WBG钙钛矿薄膜在光照和水分作用下的相偏析。该策略使基于聚合物空穴传输层的WBG钙钛矿器件具有1.25 V的高VOC,并使单片钙钛矿/硅串联太阳能电池的认证稳定PCE达到30.52%。未封装的串联装置在空气中连续1个太阳的全光谱照明下,在200小时内保持了94%的初始PCE,证明了改进的相位稳定性。


图一,宽带隙钙钛矿组分及表面后处理。

图二,WBG钙钛矿薄膜和器件光电性能的表征。

图三,单结WBG钙钛矿和串联太阳能电池的光伏性能。

图四,WBG钙钛矿薄膜/器件及串联器件的稳定性。

器件结构及细节:

ITO/PTAA(F4)/OAI/DMA0.1Cs0.25MA0.05FA0.6Pb(I0.9Br0.1)3 (5% MAPbCl3)/AET-HCl/C60/BCP/Ag

为提高浸润性,作者在PTAA上面涂覆3mg/mL 的OAI/DMF溶液

原文:

https://doi.org/10.1002/adfm.202410737


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