AFM:氧辅助化学反应实现高效CsPbI₃钙钛矿太阳能电池的埋底界面优化

来源:知光谷发布时间:2025-09-01 11:32:35

CsPbI₃钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其优异的热稳定性和光电性能,在单结和叠层电池中备受关注。然而,不稳定的相结构(尤其在潮湿环境下)和不良的界面电荷传输严重阻碍了其进一步发展。

为解决这些问题,本研究西北工业大学王昆、佟宇和王洪强等人采用2-(1-环己烯基)乙胺(CHEA)修饰钙钛矿埋底界面,显著提升了在环境空气中制备的反式CsPbI₃
PSCs的光伏性能。研究发现,CHEA在退火过程中发生氧辅助氧化反应及后续分子间缩合,形成C=O和N-H等多种官能团,在空穴传输层PEDOT:PSS与钙钛矿之间构建了坚固的化学桥。这不仅优化了PEDOT:PSS的结构与电子性能,还促进了上层CsPbI₃钙钛矿薄膜的快速低缺陷生长,显著缓解了环境湿度的不利影响。此外,优化的能级对齐显著降低了界面能级偏移,有利于减少界面电荷复合。

最终,反式CsPbI₃ PSCs效率显著提升至21.19%,并在运行600小时后仍保持98%的初始效率,稳定性显著增强。

文章亮点:

双位点强钝化:首次引入邻苯二膦酸(OPA)作为双位点锚定桥,形成强共价P—O—Pb键,显著提升钝化均匀性与稳定性。

能带重构与电子提取增强:OPA修饰使钙钛矿表面费米能级上移,更匹配PCBM能级,加速电子提取,抑制界面复合。

性能全面突破:实现26.3%的效率(对照组23.3%),光电压达1.215 V(p-i-n器件最高值之一),1000小时MPP跟踪后仍保持95%初始效率。


K. Wang, P. Wang, T. Li, S. Yue, Y. Tong, and H. Wang, “ Oxygen-Assisted Chemical Reaction Enables Buried Interface Optimization for Efficient CsPbI3 Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e12188.

https://doi.org/10.1002/adfm.202512188


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