周欢萍&王洋&宋延林Nat. Synth:二维钙钛矿层表面扩散工程用于高效钙钛矿光伏器件

来源:知光谷发布时间:2025-08-29 10:38:45

具有高反应性分子配体的钝化分子可渗透至三维(3D)钙钛矿体相薄膜中,通过逐步扩散过程形成混合维度的二维(2D)钙钛矿相。

本文北京大学周欢萍、中国科学院大学王洋和宋延林等人采用一种非侵入性表面反应策略,通过精确调控温度和施加压力下的阳离子表面扩散,触发钝化分子与3D钙钛矿之间的界面固相反应,从而获得具有明确维度、纯相的2D钙钛矿接触层。该非侵入性表面反应方法适用于大多数Ruddlesden–Popper分子,并避免了溶液法过程中常见的逐步相变现象。

所制备的冠军器件(n-i-p型)实现了26.13%的光电转换效率(认证效率25.66%,面积0.085 cm²),在运行稳定性测试(ISOS-L-1)1200小时后效率无衰减,且T₅₀寿命达1145小时(ISOS-L-2)。微型组件(n-i-p型)效率达23.03%(认证准稳态效率22.32%,开口面积13.94 cm²),T₈₀寿命为1200小时。

文章亮点:

非侵入性表面反应(NSR)策略实现纯相2D钙钛矿层:通过精确控制温度与压力,触发固相界面反应,避免了溶剂渗透导致的混合维度相变,成功制备出维度明确、相纯度高的2D钙钛矿钝化层。

高效稳定的钙钛矿太阳能电池性能:冠军器件效率达26.13%(认证25.66%),在1200小时运行稳定性测试中效率无衰减,T₅₀寿命达1145小时;微型组件效率23.03%(认证22.32%),T₈₀寿命1200小时,表现出优异的操作稳定性。

通用性强、适用于多种分子与大面积制备:NSR方法适用于多种Ruddlesden–Popper阳离子分子,并可实现大面积均匀钝化,为钙钛矿光伏器件的商业化提供了可靠路径。

Zhang, K., Wang, Y., Guo, L. et al. Surface diffusion engineering of a 2D perovskite layer for efficient perovskite photovoltaics. Nat. Synth (2025).

https://doi.org/10.1038/s44160-025-00865-w


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