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AFM:揭示氟化丙胺盐酸盐与钙钛矿前体和薄膜缺陷态的相互作用实现高效柔性太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2024-05-15 10:28:38

钙钛矿表面和晶界的陷阱状态是阻碍柔性钙钛矿太阳能电池(FPSCs)进一步商业化的主要障碍之一。路易斯安那理工大学Lavrenty G. Gutsev、哈尔滨工业大学郑州研究所 Pavel A. Troshin和中国科学院广州能源转换研究所Xueqing Xu等人将两种创新的多功能氟丙胺盐2,2,3,3,3-五氟丙胺盐酸盐(PFPACl)和3,3,3-三氟丙胺盐酸盐(TFPACl)原位引入到吸光层中,以提高FPSCs的性能。

核磁共振(NMR)谱分析表明,PFPACl和TFPACl与钙钛矿前驱体组分具有较强的相互作用。首次从NOESY NMR数据推导出了两种添加剂与FAI形成的超分子配合物的结构,从而指出了钙钛矿组分在铸膜前在溶液中预组织的重要性。实验和密度泛函理论(DFT)计算表明,由于氟烷基尾部较高的电负性,PFPACl更可能解离成R-NH3+-Cl− 的形式。

因此,PFPA+与VFA缺陷的结合比TFPA+更强,阴离子Cl−与VFAI和不配位的 Pb2+具有足够强的相互作用,导致PFPACl均匀覆盖在钙钛矿膜的整个表面,并且与空穴传输层的能量排列更好。因此,PFPAC处理的FPSCs具有23.59%的相对较高的PCE,具有出色的机械稳健性和操作稳定性。

S. Cao, Z. Bi, T. Zheng, S. Luo, L. G. Gutsev, B. R. Ramachandran, V. V. Ozerova, N. A. Emelianov, N. A. Slesarenko, Y. Zheng, B. Z. Taye, G. L. Gutsev, S. M. Aldoshin, P. A. Troshin, X. Xu, Revealing Interaction of Fluorinated Propylamine Hydrochloride with Precursor and Defect States of Perovskite Films Toward Efficient Flexible Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2024, 2405078.

https://doi.org/10.1002/adfm.202405078

责任编辑:周末

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