86.17%高填充,PCE>22%的倒置全无机钙钛矿 | 化学所李永舫院士&孟磊:两性离子添加剂+双分子钝化!

来源:钙钛矿太阳能电池之基石搭建发布时间:2025-08-20 11:20:37

与传统有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池相比,倒置结构无机CsPbI3钙钛矿电池(pero-SCs)因宽带隙特性和较低填充因子(FF)导致效率偏低。本研究通过掺杂多功能添加剂4-(1,3,5-三氮杂-7-磷杂金刚烷-1-鎓-1-基)丁烷-1-磺酸盐(PTABS),在热退火过程中促使致密钙钛矿薄膜通过奥斯特瓦尔德熟化形成大晶粒。PTABS与DMAI形成的氢键可加速DMAI挥发,从而抑制退火过程中的水分侵入。DMAI挥发后,残留PTABS与Pb2+离子配位有效降低了缺陷密度。最终获得86.17%的高填充因子,将倒置CsPbI3 pero-SCs的能量转换效率提升至22.09%。缺陷减少还显著提升了器件稳定性。该研究揭示了结晶过程调控对提高无机CsPbI3钙钛矿电池效率的重要作用。

器件制备

实验采用氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃,依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇各超声清洗15分钟,氮气枪吹干后经紫外臭氧处理30分钟备用。

具体制备流程如下:

首先在FTO基底上以3000转/分钟旋涂NiOx溶液30秒,150℃退火15分钟;

随后以4000转/分钟旋涂P3CT溶液30秒,100℃退火15分钟。接着以2000转/分钟旋涂CsPbI3前驱体溶液30秒,180℃退火15分钟形成钙钛矿层。

将DAP(1,3 - 二氨基丙烷(DAP))溶液滴加在钙钛矿薄膜表面保持3秒后,以5000转/分钟旋涂30秒,100℃热处理2分钟。再以3000转/分钟旋涂PACl溶液20秒,100℃退火2分钟。

最后以3000转/分钟旋涂PCBM溶液20秒,并在2×10⁻⁶ Torr真空度下热蒸发沉积8 nm C60、5 nm BCP和110 nm银电极。

原文:https://doi.org/10.1021/acsaem.5c02131


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