南京工业大学和中山大学的研究人员研究了锂阳离子掺杂剂如何影响钙钛矿太阳能电池,揭示了现实的明暗循环过程中的临界不稳定性。

在这些条件下,锂离子从空穴传输层(HTL) 迁移到钙钛矿中,导致钙钛矿吸收层中从高效α相快速破坏性转变为非活性δ相—这是在持续光照或持续黑暗下进行常规测试所遗漏的问题。
研究团队发现,间歇性光照/黑暗循环下的锂迁移加速了钙钛矿中从α相到δ相的转变,从而迅速破坏了器件的稳定性。值得注意的是,依赖连续光照或黑暗的典型测试协议未能发现这种关键的有害模式,这凸显了基于循环的测试对于真正严格的稳定性评估的必要性。
为了解决这种不稳定性,研究人员用甲基铵取代锂作为空穴传输层掺杂剂;甲基铵没有迁移或未反应的残留物,保持了钙钛矿相的完整性。

因此,使用甲基铵掺杂的器件在1200小时的光照/黑暗循环(ISOS-LC-25)和3000次电压循环中实现了26.1%(认证25.6%)功率转换效率,并保持了95%的初始性能,所有这些都表明了作耐久性的显着提高。
这项工作强调了锂驱动的相降解是钙钛矿稳定性的隐藏威胁,并提出了甲基铵掺杂作为一种稳健的解决方案,为在现实条件下设计耐用的钙钛矿太阳能电池制定了清晰的策略。
(消息来源:perovskite-info.com, Nature Energy, bioengineer.org)
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