河南大学陈石Angew:揭示双添加剂在调控前驱体结晶以实现高效钙钛矿太阳能电池中的协同效应

鉴于在使用单一添加剂优化钙钛矿结晶方面取得的显著进展,探索双添加剂对钙钛矿前驱体结晶的协同效应可能是进一步提升器件性能的有效途径,这对于实现高性能太阳能电池至关重要。

基于此,2025年3月25日,河南大学陈石等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Revealing Collaborative Effects of Binary Additives on Regulating Precursor Crystallization toward Highly Efficient Perovskite Solar Cells》的研究论文。

在此,作者提出了一种双添加剂策略,即在前驱体中引入PMAI(苯甲基铵碘化物)和2PACz(2-苯氨基吡啶)。

与不含添加剂或仅含单一添加剂的前驱体相比,双添加剂的使用更有效地切断了Pb-I八面体的边共享结构,加速了从PbI₂到PbI₃⁻复合物(作为成核前簇)的转化,并产生了更大尺寸的胶体颗粒,同时加速了成核过程。

与此同时,由于钙钛矿与双添加剂之间存在更强的相互作用(双添加剂含有更多功能基团),在旋涂和退火过程中,钙钛矿的结晶过程显著延缓。

得益于这种快速成核和缓慢结晶的协同作用,形成了高质量的钙钛矿层,其晶体尺寸更大、缺陷更少,从而减轻了晶格微应变,增强了电荷提取能力,并抑制了非辐射复合。

因此,采用双添加剂的器件实现了26.05%的显著效率(经认证为25.49%),并且在最大功率点跟踪1200小时后仍保持了其初始效率的90%。

Revealing Collaborative Effects of Binary Additives on Regulating Precursor Crystallization toward Highly Efficient Perovskite Solar Cells,Angew. Chem. Int. Ed.,2025. https://doi.org/10.1002/anie.202424910

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