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我组利用 4-肼基苯甲酸提高锡铅混合钙钛矿太阳能电池转换效率和稳定性

锡铅混合钙钛矿作为全钙钛矿叠层太阳能电池底部子电池的理想材料受到广大研究人员的关注。但是目前,锡铅混合钙钛矿太阳能电池仍存在光电转换效率低、Sn2+易氧化、结晶快等缺点。添加剂工程是目前应用最为广泛的解决以上问题的方法。近日,我组刘生忠研究员、王开副研究员团队与长春工业大学王世伟教授合作,以 4-肼基苯甲酸作添加剂,成功制备了高效率及高稳定性的锡铅混合钙钛矿太阳能电池。

4-肼基苯甲酸带有还原性基团及路易斯碱基团(-NH2-COOH),其加入到锡铅混合钙钛矿前驱体溶液后会与锡铅混合钙钛矿中的 Sn2+Pb2+发生配位作用, 稳定钙钛矿的八面体结构。分布在钙钛矿表面及晶界的添加剂分子钝化了表面缺陷、降低了钙钛矿薄膜的缺陷态密度,抑制了锡铅混合钙钛矿中的非辐射复合。另外,4-肼基苯甲酸优化了钙钛矿层与 C60 层之间的能带匹配,促进了电子传输。添加 4-肼基苯甲酸后,制备的锡铅混合钙钛矿太阳能电池可以达到 21.09%的效率(原始器件为 18.30%),并具有良好的稳定性。

相关工作发表在 Energy Technology(https://doi.org/10.1002/ente.202200217)上, 本工作得到了中国科学院战略先导 A 类研究项目、国家自然科学基金、辽宁省博士创业基金、大连化学物理研究所创新基金项目、中国科学院洁净能源创新研 究院合作基金、国家重点研究项目、111 项目、知识创新工程项目、吉林省科技发展计划重点攻关专项的资助。