北航殷鹏刚&黄建媚AFM:聚合物协调PbI₂在甲脒基钙钛矿吸收层中的应用:高效稳定太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-08-26 11:35:22

两步法制备甲脒(FA)基钙钛矿吸收层因其适宜的带隙和优异的光伏性能受到关注,但该方法面临的核心问题是铵盐与PbI₂反应不完全,导致钙钛矿薄膜结晶度低、缺陷密度高且残留过量PbI₂,严重损害器件效率与稳定性。本研究北京航空航天大学殷鹏刚和黄建媚等人将多功能聚合物聚醋酸乙烯酯(PVAc)引入PbI₂前驱体,其丰富的羰基基团有效抑制PbI₂结晶并释放应力,延缓其与铵盐的反应速率,从而调控钙钛矿薄膜的结晶过程。同时,非挥发性的PVAc在结晶过程中被排挤至薄膜表面及晶界处,有效钝化未配位的Pb²⁺缺陷,并通过聚合物链变形吸收钙钛矿晶格的应力。最终获得高结晶度、择优取向、低PbI₂残留、低缺陷密度且释放拉应力的优质FA基钙钛矿薄膜,使器件光电转换效率(PCE)提升至25.79%,同时显著增强存储、热稳定性和运行稳定性。

文章亮点:

聚合物调控新策略:首次将聚醋酸乙烯酯(PVAc)引入两步法制备流程,通过羰基基团抑制PbI₂结晶并延缓反应速率,实现钙钛矿薄膜结晶过程的精准调控。

薄膜质量全面提升:PVAc处理后的钙钛矿薄膜结晶度提高、PbI₂残留减少、缺陷密度降低,且拉应力得到释放,为高效器件奠定基础。

效率与稳定性双突破:器件PCE达25.79%,创两步法制备FA基钙钛矿电池新高;PVAc在晶界处的钝化作用使器件存储、热稳定性和运行稳定性显著提升。


K. Wang, W. Sun, W. Liu, et al. “ Polymer-Coordinated PbI2 in Sequentially Deposited Formamidinium-Based Perovskite Absorbers for Efficient and Stable Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e16192.

https://doi.org/10.1002/adfm.202516192


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