王睿&薛晶晶Nat Energy:氟化异丙醇用于改善钙钛矿太阳能电池的缺陷钝化及重复性

来源:知光谷发布时间:2025-06-10 09:58:24

表面缺陷钝化是提高钙钛矿太阳能电池(PSCs)效率和稳定性的关键,但其重复性和普适性尚未充分探索,限制了大规模生产。

本文西湖大学王睿和浙江大学薛晶晶等人提出了一种基于氟化异丙醇(FIPA)的钝化策略,通过仅形成一层薄的低维钙钛矿实现表面缺陷的完全钝化,且不影响电荷传输。FIPA降低了钝化剂分子与钙钛矿的反应性,允许使用高浓度钝化剂以确保缺陷完全钝化,随后用FIPA和异丙醇(IPA)混合溶剂冲洗去除过量钝化剂。

该策略具有宽泛的工艺窗口,对钝化剂浓度偏差具有高容忍度,适用于多种器件结构、钙钛矿组分和器件面积,最终实现了高功率转换效率(PCE),有望提升工业生产的可扩展性和良率。

研究亮点

1.创新钝化策略:提出“饱和钝化(SP)”方法,通过高浓度钝化剂结合FIPA溶剂冲洗,实现缺陷完全钝化且不阻碍电荷传输,解决了传统方法因浓度偏差导致的重复性问题。

2.普适性与高容忍度:该策略适用于多种钙钛矿组分(如低带隙、宽带隙)、器件结构(n-i-p、p-i-n)及大面积器件(1 cm²),最高效率达26.0%,显著提升工业生产的适用性。

3.机制解析:FIPA通过F…N–H氢键抑制钝化剂与钙钛矿的过度反应,结合混合溶剂(FIPA/IPA)优化钝化效果,为高效稳定器件设计提供新思路。

Wang, S., Tian, W., Cheng, Z. et al. Fluorinated isopropanol for improved defect passivation and reproducibility in perovskite solar cells. Nat Energy (2025).

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01791-z

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