倒置型无机钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其理想的带隙和优异的热稳定性,是串联配置的理想顶级电池。然而,在环境空气中,无机钙钛矿薄膜加工过程中水分诱导的快速结晶难以控制。
基于此,2025年3月21日,陕西师范大学向万春、中国科学院大连化学物理研究所刘生忠等人在国际知名期刊Energy & Environmental Science发表题为《Comprehensive crystallization retardation of inorganic perovskite for high performance inverted solar cells》的研究论文。
在此,作者报告了一种结晶延迟方法,通过在钙钛矿前驱体溶液中加入丙烯腈 – 甲基丙烯酸甲酯共聚物(AMAC)来制备无机钙钛矿薄膜。
首先,AMAC与前驱体溶液之间的强相互作用导致胶体尺寸增大,延缓了在退火过程中二甲基亚砜(DMSO)的挥发,并推迟了相变。
其次,AMAC与二甲胺(DMA⁺)之间的相互作用减缓了与Cs⁺的离子交换。这些相互作用延缓了钙钛矿的结晶,增加了晶粒尺寸,并减少了残余应力。结合AMAC中的官能团,AMAC的加入减少了钙钛矿薄膜中的缺陷,调节了界面能级,延长了载流子寿命,并抑制了碘离子的迁移。
最终,采用AMAC的倒置型(p-i-n)和常规型(n-i-p)PSCs的光电转换效率(PCE)分别达到了21.7%和21.8%,而未封装的器件在最大功率点跟踪和连续运行2500小时后仅表现出8%的效率衰减。
Comprehensive crystallization retardation of inorganic perovskite for high performance inverted solar cells, Energy & Environmental Science, 2025.https://doi.org/10.1039/D5EE00149H
