文章介绍
所有钙钛矿叠层太阳能电池(PTSC)都有望克服单结钙钛矿太阳能电池(PSC)的肖克利-奎塞尔极限。然而，由于广泛的薄膜缺陷、界面退化和相分离，宽带隙(WBG)子电池会遭受较大的光电压损失和器件不稳定。
基于此，华南理工大学严克友等人采用引入聚咔唑膦酸的聚合物多齿锚定(PMDA)策略来设计底部界面并抑制相分离。多个重复膦酸基团在NiOx上的强化和均匀锚固显著优化了底部界面，抑制了不利的界面反应，从而缓解了WBG钙钛矿的相分离。因此，PMDA改性的WBG PSC显示出比对照设备更高的功率转换效率(PCE)(19.84%对18.18%)，以及更好的设备光稳定性(T80=1200对500小时)。结合窄带隙(NBG)PSC，PMDA修饰的PTSC的PCE高达28.51%，器件运行光稳定性超过700小时(T80)。该论文近期以“Suppressing the Interface Photodegradation Towards Efficient and Stable All Perovskite Tandem Solar Cells”为题发表在顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上。
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研究亮点：
界面光降解抑制：通过聚合物SAMs材料Ploy-4PACz，有效抑制了叠层电池中的界面光降解问题。
效率提升：采用这种策略的全钙钛矿叠层太阳能电池实现了更高的光电转换效率。
稳定性增强：优化后的电池展现出更好的长期运行稳定性，这对于叠层太阳能电池的实际应用至关重要。
研究内容：
该研究专注于通过界面工程来提高全钙钛矿叠层太阳能电池的性能。科研团队通过精确控制叠层结构中的界面层，减少了光降解现象，从而提高了电荷传输效率和电池的整体性能。
研究意义：
性能提升：这项工作提供了一种通过抑制界面光降解来提高钙钛矿叠层太阳能电池效率和稳定性的新方法。
推动产业化进程：这种抑制界面光降解的技术为钙钛矿叠层太阳能电池的商业化和大规模生产提供了新的可能性，有助于推动绿色能源技术的广泛应用和可持续发展。
科学贡献：该研究为理解和设计高效率、高稳定性的叠层太阳能电池提供了新的视角，对于叠层太阳能电池领域的科学进步具有重要贡献。
图文信息
图1. 从侧面观察(a)Me-4PACz和(b)NiOx表面H1100二聚体的DFT计算模式，以及(c)相应的吸附能。(d，e)DMF冲洗后，对照和PMDA改性的NiOx薄膜的P元素的EDX图谱。(f)DMF冲洗后对照和PMDA改性NiOx薄膜的覆盖系数。通过KPFM测量的(g)对照和(h)PMDA改性NiOx薄膜的表面电势图像，以及(i)相应的统计电势分布。
图2. FAI处理前后对照和PMDA改性NiOx薄膜上(a、b)Ni 2p和(c)N 1s的XPS光谱。(d)沉积在对照和PMDA改性的NiOx薄膜上的WBG钙钛矿薄膜的底面的GIXRD光谱。(e，f)在不同持续时间的连续照射下，沉积在对照和PMDA改性的NiOx薄膜上的WBG钙钛矿薄膜的归一化PL光谱。(g)抑制界面反应和相分离的机理示意图。
图3. (a，d)沉积在对照和PMDA改性的NiOx薄膜上的WBG钙钛矿薄膜的底部SEM、(b，e)横截面SEM图像和(c，f)PL映射和(g)时间分辨PL衰变光谱。(h)沉积在玻璃上的WBG钙钛矿薄膜、对照NiOx和PMDA改性NiOx的PLQY和QFLS值。
图4. (a) WBG装置原理图。(b)基于控制和PMDA改性NiOx的性能最佳的WBG设备的J-V曲线。(c)基于控制和PMDA改性NiOx的WBG装置的SPO效率。(d)EQE光谱、(e)PCE分布直方图和(f)基于对照和PMDA改性NiOx的WBG器件的Voc对光强的依赖性。(g)基于控制和PMDA修改的NiOx的WBG设备的MPP稳定性跟踪。
图5. (a) 示意图和(b)全钙钛矿串联器件的横截面SEM图像。(c)基于控制和PMDA改性NiOx的最佳性能串联器件的J-V曲线。(d)基于控制和PMDA改性NiOx的串联器件的SPO效率。(e)基于PMDA改性NiOx的最佳性能串联器件的EQE和综合Jsc曲线。(f)串联装置的PCE分布直方图。(g)基于控制和PMDA改性NiOx的串联器件的MPP稳定性跟踪。
总之，作者引入了聚合物多齿锚定策略，旨在设计底部界面并抑制相分离。多个重复的膦酸基团增强并均匀地锚定在NiOx上，大大抑制了不利的界面反应，减轻了WBG钙钛矿的相分离。因此，与对照组(18.18%)相比，PMDA改性的WBG PSC表现出19.84%的优异PCE，并且具有更好的光稳定性(T80=1200小时)。结合NBG PSC，PMDA修饰的PTSC的PCE为28.51%，器件的光稳定性超过700小时(T80)。这项工作强调了底部界面工程的重要性，以提高WBG钙钛矿及其串联器件的性能和耐用性。
器件制备
器件制备：
WBG PVKITO/NiOx/SAM/PVK/C60/BCP/Ag1.洗干净的ITO，20 mg/mL NiOx H2O，3000rpm 30s旋涂，130℃退火30 min;参比：0.3 mg/mL Me-4PACz EtOH，3000rpm 30s旋涂，100℃退火10 min;PMDA改性:H1100溶解在不同浓度的甲醇：氯仿(1:1，v/v)，3000 rpm 30s，然后在100°C下退火。文章所用Ploy-4PACz(H1100)在售哦，欢迎联系小编咨询!2. 1.2 M FA0.8Cs0.2PbI1.8Br1.2(摩尔比为0.8:0.2:0.4:0.6:0.6:0.06:0.06的FAI、CsI、PbI2、PbBr2、PbCl2和MACl)溶于1 mL (DMF: DMSO=4:1, v/v)，4000rpm 32s旋涂，结束前8s时200ul 苯甲醚反相，100℃退火15 min;3. 1 mg/mL EDAI2 IPA，4000rpm 40s旋涂，100℃退火5 min;4. 蒸镀20 nm C60; 8 nm BCP; 蒸镀100 nm Ag。2T TSCsITO/NiOx/SAM/WBG PVK/C60/SnO2/Au/PEDOT/NBG PVK/ EDAI2/C60 / BCP/Ag1. HTL、WBG PVK、C60制备如上;ALD 40 nm SnO2,蒸镀1 nm Au;2. 用IPA(体积比1:2)稀释PEDOT 4000rpm 30s旋涂，100℃退火15 min;3. 2.0 M FA0.6MA0.3Cs0.1Pb0.5Sn0.5I3(将摩尔比为0.6:0.1:0.3:0.9:0.9:0.1:0.03的FAI、CsI、MAI、PbI2、SnI2、SnF2、NH4SCN和1 mg TFPHCl添加剂)溶于1 mL (DMF: DMSO = 3:1, v/v))，1000rpm 10s+4000rpm 40s旋涂，第二步结束前20s 400ul CB反相;4. 蒸镀30 nm C60，8 nm BCP;100 nm Ag。
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