Small Methods: 两步后处理法制备高效胍胺准二维钙钛矿太阳电池

随着全球能源消耗日益加剧,传统化石能源很难满足人类经济社会可持续发展的需要。清洁可再生能源一直是人们寻找的目标,而太阳能即是一种取之不尽用之不竭的清洁能源。近年来,有机无机杂化钙钛矿太阳电池(PVSCs)的光电转换效率(PCE)得到了极大的提升,其报导的最高效率已经超过24%,接近单晶硅电池的光电转换效率,但是钙钛矿太阳电池的稳定性也是其商业化过程中亟需解决的问题。因此具有更佳稳定性的二维钙钛矿太阳电池(2D PVSCs)成为了科研工作者近来的一个研究热点。

近日,浙江大学高分子科学与工程学系的陈红征教授和吴刚副教授研究团队在Small Methods在线发表了题为“Highly Efficient Guanidinium-based Quasi Two-dimensional Perovskite Solar Cells via a Two-step Post-treatment Process”的文章。在之前的工作中,他们初步研究了新近发展的一种ACI型二维钙钛矿太阳电池材料的工艺条件((GAMA)MAn-1PbnI3n+1,GA = guanidinium,胍铵阳离子;MA = methylammonium,甲铵阳离子),通过添加剂工程使器件PCE提高到10.12%(DOI: 10.1007/s11426-018-9435-6)。本工作中,他们进一步采用一种“两步后处理”的方法优化钙钛矿薄膜的形貌,制备的ACI型二维钙钛矿太阳电池PCE达到15.27%,并提高了电池的稳定性。其中第一步采用硫氰酸胍作为后处理剂,“愈合”了钙钛矿薄膜表面的缝隙和孔洞,同时提高了钙钛矿晶粒排列的规整性,通过第一步后处理,电池性能得到全面的提高,PCE由8.62%提高到13.13%,填充因子FF达到80.1%;第二步采用氯化甲胺作为后处理剂,钝化了钙钛矿表面和晶界中的缺陷,电池效率进一步提高到15.27%。此项研究提供了一种新的二维钙钛矿薄膜形貌调控的方法,为制备高效二维钙钛矿太阳电池提供了一种可能的思路。

相关论文以“Highly Efficient Guanidinium-based Quasi Two-dimensional Perovskite Solar Cells via a Two-step Post-treatment Process”为题在线发表在Small Methods上(DOI: 10.1002/smtd.201900375)。