Nat Energy:告别tBP!非挥发性固态4-(N-咔唑基)吡啶添加剂让钙钛矿电池效率26.2%+寿命超3000小时!

来源:知光谷发布时间:2025-09-11 09:52:45

液态4-叔丁基吡啶(tBP)在n-i-p钙钛矿太阳能电池中虽能提升性能,但其高挥发性和腐蚀性会导致钙钛矿层退化、空穴传输层产生副产物和针孔,严重影响器件稳定性。

本研究韩国蔚山国立科学技术学院Seung-Jae Shin、Changduk Yang和高丽大学Hanul Min等人提出一种非挥发性固态替代物——4-(N-咔唑基)吡啶(4CP),它能稳定锂离子并促进双三氟甲磺酰亚胺锂(Li-TFSI)复合物的形成。采用4CP的钙钛矿电池效率达26.2%(认证25.8%),并在最大功率点跟踪(MPPT)下运行3000小时后仍保持80%初始性能。未封装器件在–80°C至80°C热冲击循环200次、65°C和85°C持续加热下仍保持90%效率。4CP的应用显著提升了n-i-p结构钙钛矿电池的稳定性。

研究亮点:

非挥发性固态添加剂4CP替代液态tBP:4CP具有高熔点(135°C)和低挥发性,能在高温下稳定存在,避免tBP挥发导致的Li⁺失稳和副产物生成。

显著提升热与运行稳定性:4CP器件在65°C/85°C下持续1300/400小时仍保持80%效率,在–80°C至80°C极端热冲击200次后效率保持90%以上,MPPT运行超3000小时(T80)。

优化能级与电荷传输:后热处理(PHT)进一步促进spiro-OMeTAD氧化,提升电导率,降低界面复合,使效率从24.2%提升至26.2%。

Kim, K., Yang, S., Kim, C. et al. Non-volatile solid-state 4-(N-carbazolyl)pyridine additive for perovskite solar cells with improved thermal and operational stability. Nat Energy (2025).

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01864-z


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