卤化物钙钛矿太阳能电池（HPSCs）因其高效率与缺陷耐受性结构而具有成为下一代光伏技术的巨大潜力。然而，在热、持续光照和电离辐射等运行应力下实现长期稳定性仍是一个关键挑战，尤其对于太空及其他恶劣环境中的应用。
本文澳大利亚新南威尔士大学Xiaojing Hao、Helen Hejin Park和Jae Sung Yun等人报道了一种双钝化方法，通过使用正辛基碘化铵（OAI）辅助的后处理工艺将氧化铈（CeOₓ）纳米颗粒掺入钙钛矿吸收层。CeOₓ作为一种广泛用于辐射屏蔽的氧化还原活性氧化物，能够改善结晶度、降低缺陷密度并优化界面能级对齐。所得器件实现了24.9%的功率转换效率（PCE），这是采用聚（双（4-苯基）（2,4,6-三甲基苯基）胺）作为空穴传输层的n-i-p结构HPSCs中已报道的最高效率。在注量高达2×10¹⁴ 质子/cm²的0.05 MeV质子辐照下，经处理的器件仍保持了91%的开路电压和81%的初始PCE。光谱与电学分析表明，该处理抑制了非辐射复合，保持了晶界电势，并提升了光热稳定性。
这些结果表明，CeOₓ的掺入为增强钙钛矿太阳能电池在同时面临环境与辐射暴露时的耐久性提供了一种有效策略，为其在陆地与航空航天能源技术中的可靠应用铺平了道路。
研究亮点：
- 辐射屏蔽材料创新应用：受空间模块盖玻璃中辐射屏蔽材料的启发，首次将具有高原子序数、强键能且耐电离损伤的氧化铈（CeOₓ）作为多功能添加剂引入钙钛矿吸收层，并结合OAI进行协同钝化。
- 协同钝化提升性能与稳定性：CeOₓ与OAI的双重处理（OC处理）不仅协同钝化了晶界和表面缺陷，还平衡了界面能级，实现了24.9%的高效率（基于PTAA的n-i-p结构HPSCs中报道最高），并在连续光照1050小时后仍保持83%的初始PCE。
- 卓越的质子辐射耐受性：在模拟太空环境的低能（0.05 MeV）质子辐照下，OC处理器件在高达2×10¹⁴ 质子/cm²的注量下仍保持91%的V_OC和81%的初始PCE，结构表征显示其有效抑制了晶格无序、化学键断裂及缺陷形成，展现了强大的辐射耐受性。
Cerium Oxide Incorporation for Radiation Tolerance and Stability in Perovskite Solar Cells
Minwoo Lee, George Kwesi Asare, Kaiwen Sun, Siwon Yun, Jongchul Lim, Dong Han Seo, Hongjae Shim, Martin A. Green, Charlie Chandler, Mark Baker, Jihoo Lim, Xiaojing Hao, Helen Hejin Park, and Jae Sung Yun
ACS Energy Letters 0, 0, pp
DOI: 10.1021/acsenergylett.5c02116
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02116
