在鈣鈦礦材料研究中，有機(jī)陽(yáng)離子（如MA+、FA+）最為熱門。然而由于它們與[PbI6]4-八面體配位弱，容易在晶格中發(fā)生移位。移位的A位陽(yáng)離子會(huì)在晶格中產(chǎn)生缺陷，成為離子遷移的通道。在潮濕或熱應(yīng)力下，離子的遷移和損失加速，導(dǎo)致鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能的衰減。研究證明，在三維鈣鈦礦界面生長(zhǎng)低維(LD)鈣鈦礦可以有效抑制離子遷移和鈍化缺陷，從而增強(qiáng)器件的效率和穩(wěn)定性。除了直接在三維鈣鈦礦薄膜上沉積LD鈣鈦礦層外，有機(jī)胺器件后處理也是提高鹵化鉛鈣鈦礦薄膜質(zhì)量的有效方法。 在這項(xiàng)工作中，作者引入二甲胺(DMA)用于器件后處理，以提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率和穩(wěn)定性。DMA促進(jìn)非活性區(qū)域和活性區(qū)域的界面形成LD鈣鈦礦，有利于缺陷鈍化，阻礙離子遷移，從而抑制非輻射復(fù)合，提高載流子壽命。更為重要的是，這種可控的LD鈣鈦礦的形成為三維鈣鈦礦提供了一個(gè)保護(hù)層，以抑制揮發(fā)性成分從三維鈣鈦礦中逸出和水分侵入三維鈣鈦礦膜的活性區(qū)域。因此，作者獲得了可以忽略不計(jì)的遲滯和功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)為22.29%的最佳器件，并且經(jīng)過DMA后處理的器件在環(huán)境中或連續(xù)照明下的穩(wěn)定性大大提高。 作者揭示了二甲胺(DMA)作為一種有潛力的后處理配體的作用，通過簡(jiǎn)單且可控的后處理，可以獲得高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。器件后處理方法是在核心器件制造過程之后進(jìn)行的，避免了在制造過程中引入意外雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。因此器件后處理方法具有較好的普適性，可以應(yīng)用于多種鈣鈦礦器件的優(yōu)化。作者相信這項(xiàng)工作將有助于為開發(fā)具有良好長(zhǎng)期穩(wěn)定性的高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池鋪平道路。
圖一：(a) DMA后處理原理圖。(b)鈣鈦礦膜和器件在DMA處理前(對(duì)照)和處理后3分鐘(半透明)或5分鐘(透明)的圖像，其中鈣鈦礦膜的活性區(qū)域(用紅點(diǎn)標(biāo)記)被蓋板保護(hù)，不與DMA直接接觸。(c) DMA處理后鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖二：(a) 鈣鈦礦薄膜的表面SEM圖像，(b) 鈣鈦礦薄膜的橫截面SEM圖像。對(duì)照鈣鈦礦薄膜和DMA處理的鈣鈦礦薄膜活性區(qū)的 (c) PL光譜和 (d) TRPL光譜。 圖三：未封裝器件的 (a) 光照穩(wěn)定性測(cè)試和 (b) 環(huán)境穩(wěn)定性測(cè)試(在30-40% RH的環(huán)境中)。 論文信息 Post-device Dimethylamine Treatment Enables Stable and Efficient Perovskite Solar Cells Jing Liao, Xiaolong Shen, Changjiang Liu, Xumeng Yang, Dr. Haijin Li Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202303396
