Advanced Energy Materials:水稳定卤代铅盐界面层修饰助力高效稳定钙钛矿太阳能电池

在提高钙钛矿效率和稳定性的方法中,界面工程被证明是最有效的方法之一。一个理想的界面层应该满足几个要求:(i)形成一个致密的覆盖结构,(ii) 在环境和工作条件下具有良好的稳定性,(iii) 能级匹配,以及 (iv) 具有钝化缺陷的能力。致密且覆盖良好的界面层可以防止水和氧气破坏下层的钙钛矿,同时防止挥发性物质的逸出,而界面层本身应在水分、氧气、热和其他不利因素下保持稳定。最后,理想的界面层应该具有良好的能级匹配,避免阻碍载流子的输运,同时也应具有钝化钙钛矿表面缺陷的能力,这有助于提升整体光伏性能。

南开大学光电子薄膜器件与技术研究所罗景山和合作者在钙钛矿薄膜表面原位生成了一种水、热稳定的有机无机杂化卤代铅盐界面层,通过制备界面层单晶,得到了界面材料[TBA]PbI3的精确结构和本征水、热稳定性能;系统地研究了改性后薄膜的表面形貌、稳定性、能级排列以及缺陷态密度,结果表明改性后的薄膜具有显著提升的水稳定性,合适的能级匹配和更低的陷阱密度,得益于其钝化效果,改性后器件的光电转换效率达到22.90%,且环境和运行稳定性均得到提升。此外,该原位反应表现出一定的自限制效应,这将有助于器件制备的可控性和器件性能的可重复性。

由此可见,对于阻碍钙钛矿太阳能电池商业化的稳定性问题,基于卤代铅盐的界面调控是一种较为理想的解决方法。

论文信息:

Water Stable Haloplumbate Modulation for Efficient and Stable Hybrid Perovskite Photovoltaics

Huanhuan Wang#, Zhuang Zhang#, Jovana V. Milić, Liguo Tan, Zaiwei Wang, Rong Chen, Xin Jing, Chenyi Yi, Yi Ding, Yuelong Li, Ying Zhao, Xiaodan Zhang, Anders Hagfeldt, Michael Grätzel, Jingshan Luo*

Advanced Energy Materials

DOI: 10.1002/aenm.202101082

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101082

AEnM

《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)创刊于2011年,是Wiley出版社旗下能源类材料科学权威期刊。期刊秉持国际、综合视角,为各类应用于能源技术中的先进材料的最前沿研究成果提供展示、传播与交流的国际化平台。最新影响因子为25.245,中科院2020年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。