中国科学院(CAS)研究人员认为,钙钛矿太阳能电池(PSCs)的不稳定性问题主要源于卤化物离子的迁移,尤其是碘离子(I−)迁移。在光照和热应力下,碘离子迁移并转换为碘分子(I2),导致不可逆的器件降级和性能损失。
为了应对这一挑战,研究团队在钙钛矿中引入了添加剂2,1,3-苯并噻二唑,5,6-二氟-4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)(BT2F-2B),来自碘离子的未杂化p 轨道电子和孤对电子之间的强配位会抑制MAI/FAI的去质子化和随后的碘离子还原转化为碘分子,同时高电负性氟增强了其与碘离子的静电相互作用,因此,BT2F-2B的协同作用有效抑制了钙钛矿的分解和碘化物空位的缺陷密度,最终将改善器件性能。
据该团队称,这种方法为倒置单借PSCs提供了超过26%的转换效率(PCE),并具有出色的操作稳定性。根据ISOS-L-3测试方案(在85 °C和50%相对湿度下的最大功率点跟踪),处理过的PSCs在老化1000小时后仍保留其85%的原始效率。当BT2F-2B 应用于宽带隙(1.77 eV)钙钛矿系统时,全钙钛矿叠层太阳能电池的PCE达到27.8%,证实了所提策略的普遍性。
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