洛桑联邦理工学院、西北大学、多伦多大学、考纳斯理工大学和横滨东荫大学的研究人员最近实现了全无机钙钛矿太阳能电池有史以来最高的效率之一。他们还首次证明，这些电池可以稳定运行数百小时，接近商用硅太阳能电池的可靠性。
（消息来源：Nature Energy）
长期稳定性对于钙钛矿技术的商业化至关重要。减少缺陷和保护表面免受外部因素影响的最重要方法之一是钝化。这一过程使钙钛矿表面更能抵抗温度、湿度和其他环境条件，从而延长器件的使用寿命。“钝化使钙钛矿表面具有化学活性，消除了生产过程中引入的缺陷，”立陶宛考纳斯理工大学 （KTU） 化学学院的 KasparasRakštys 博士解释道。
无机钙钛矿太阳能电池可以通过使用二维/三维钙钛矿异质结构的表面钝化而受益。然而，传统的间隔阳离子无法与无机钙钛矿中紧密结合的Cs阳离子交换，从而在表面形成二维层；或者，即使它们能够形成二维层，它们在加热时会迁移，从而降低器件性能。在此，他们研究了二维/三维异质结构形成和稳定化的机制。他们发现，二维/三维异质结构的形成是由铵基团与[PbI6]4−八面体之间的相互作用驱动的。因此，他们引入了具吸电子性的氟，以增强无机-有机阳离子的互扩散并促进异质结构形成。他们注意到，稳定性依赖于整个间隔阳离子与[PbI6]4−八面体之间的相互作用。因此，引入了锚定基团，使阳离子吸附能增加两倍，从而防止高温下阳离子的迁移。CsPbI3/(perfluoro-1,4-苯二甲胺)铅碘化物异质结构实现了21.6%的效率，并在85°C下最大功率点操作稳定性达950小时。展示了效率为19.8%的16 cm²组件。
他们展示了无机钙钛矿表面二维/三维异质结构形成和稳定背后的机制：异质结构的形成主要由铵基团与 [PbI6]4− 八面体之间的相互作用驱动，而其稳定性则依赖于整个间隔阳离子与 [PbI6]4− 八面体之间的相互作用。引入了吸电子氟来增加铵基位置的正电荷，从而促进与 Cs 的阳离子交换以形成异质结构，同时引入额外的锚定基团以增强间隔阳离子与 [PbI6]4− 八面体之间的相互作用，从而固定阳离子并在高温下稳定异质结构。这一方法提高了无机钙钛矿太阳能电池和组件的效率，同时确保其在高温下的稳定运行。这些结果强调了通过合理设计阳离子在制备稳定二维/三维异质结构方面的潜力，从而提升钙钛矿光电器件的性能和稳定性。
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