AEM:六氟环三磷腈配体实现阳离子均匀分布,器件效率超26%

来源:知光谷发布时间:2025-12-04 10:38:02

CsₓFA₁₋ₓPbI₃基钙钛矿太阳能电池普遍存在Cs-FA阳离子分布不均的问题,导致结晶缺陷并降低器件性能。

本文河南理工大学张聪、复旦大学李海云和江西理工大学Liang Xu等人设计了一种高电负性的六氟环三磷腈配体用于调控钙钛矿薄膜形成过程。其多氟官能团可精确控制结晶动力学,制备出具有高载流子迁移率的高质量钙钛矿薄膜。关键在于,HFPN能将FA⁺锚定于薄膜底部,实现面外阳离子均匀分布,并消除钙钛矿层内的残余拉伸应力。所得无MA/Br器件实现了26.55%的功率转换效率,大面积(1 cm²)器件效率达24.67%,且滞后效应可忽略。

器件在模拟AM 1.5光照下连续最大功率点跟踪1251小时后,仍保持>95%的初始效率;在湿热条件(85°C、85% RH)下1046小时后亦保持95%以上效率。

研究亮点:

  1. 阳离子锚定与均匀化:HFPN通过氢键将FA⁺锚定于钙钛矿薄膜底部界面,有效调控Cs⁺与FA⁺的纵向分布,实现全膜层阳离子均匀化,显著降低缺陷密度。
  2. 应变释放与结晶调控:HFPN增强埋底界面刚性,消除因基底与钙钛矿热膨胀失配引起的残余应力,同时调控成核与生长动力学,获得高结晶度、大晶粒薄膜。
  3. 高效率与高稳定性兼得:改性器件实现26.55%的高效率(0.09 cm²),并在无封装条件下于MPPT运行1251小时后仍保持95%以上效率,展现出优异的操作稳定性与湿热耐受性。

C. Gong, K. Li, C. Zhang, H. Li, and L. Xu, “ Bottom Anchoring Enables Uniform Cations and Strain-Free Crystallization for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells.” Advanced Energy Materials (2025): e05163.

https://doi.org/10.1002/aenm.202505163


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