陈聪&刘生忠&蒲生彦&段玉伟AM:稳态认证26.73%!异硫脲-胍添加剂实现具有高认证准稳态输出的稳定钙钛矿太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-10-14 09:32:52

胍盐和硫脲衍生物在抑制浅层和深层缺陷、调控钙钛矿结晶以及提升钙钛矿太阳能电池性能方面具有重要作用。

本文河北工业大学陈聪、陕西师范大学刘生忠、成都理工大学蒲生彦和段玉伟等人设计了一种不对称的异硫脲-胍杂化二盐酸盐分子,将两种功能基团整合在噻唑骨架上,以克服长期以来被忽视的胍盐与硫脲添加剂之间的竞争关系。综合表征表明,异硫脲臂选择性引导晶体沿(001)面生长,并有效抑制DMSO–PbI₂等有害中间相的形成;而胍单元则通过N–H···I氢键固定碘离子,降低离子迁移活化能。所得薄膜缺陷密度降低、残余应变缓解,并在空气中老化11天后仍保持稳定的黑色光活性相。因此,无MA的PSC在p-i-n结构中实现了26.73%的认证准稳态输出效率,在n-i-p结构中达到26.18%,室内弱光条件下更是高达44.60%。

值得注意的是,器件在连续1太阳光照(ISOS-L-1)4000小时和暗存储(ISOS-D-1)2000小时后,仍保持初始效率的90%以上。

文章亮点:

  1. 不对称双功能分子协同调控结晶与缺陷异硫脲臂优先与Pb²⁺配位,引导(001)取向结晶并抑制有害中间相;胍单元通过N–H···I氢键稳定碘离子,降低离子迁移,实现协同增效。
  2. 创纪录的认证效率与室内光性能p-i-n结构器件认证准稳态效率达26.73%,为目前最高之一;n-i-p结构在室内弱光下效率高达44.60%,展示出卓越的多场景适用性。
  3. 超强稳定性:光照4000小时效率保持>90%器件在连续光照(ISOS-L-1)4000小时和暗存储(ISOS-D-1)2000小时后,效率衰减极小,薄膜在高温湿环境中11天仍保持黑色相,稳定性突出。

Y. Li, Z. Zhang, Y. Cai, et al. “ Synergistic Isothiourea–Guanidine Additive for Achieving Stable Perovskite Solar Cells with a High Certified Quasi-Steady-State Output.” Adv. Mater. (2025): e14903.

https://doi.org/10.1002/adma.202514903


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