鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)因其高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)和低制造成本而受到學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。窄帶隙混合錫鉛(Sn-Pb)鹵化物和寬帶隙混合碘溴(I-Br)鈣鈦礦材料的集成，帶隙范圍為 1.2-1.3 eV 和 1.7-1.8 eV，組裝技術(shù)兼容的全鈣鈦礦串聯(lián)器件，顯示出巨大的潛力，有望超過單結(jié)電池的效率極限。 然而，錫鉛鹵化物鈣鈦礦中錫(II)的氧化會導致鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部和表面產(chǎn)生不可逆的缺陷態(tài)，對器件的性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重的負面影響。盡管許多研究報道了混合錫-鉛鹵化物鈣鈦礦中錫(II)氧化的抑制作用，但關(guān)于錫(II)如何在前驅(qū)體溶液中發(fā)生氧化的機理信息仍然缺乏，特別是在 DMSO 的參與方面。 近日，青島科技大學的周忠敏教授課題組報導了利用密度泛函理論（DFT）揭示了在DMSO參與下的SnI2的氧化歷程。此外，加入苯甲醛肟（BZHO）通過Alder-Ene反應與氧發(fā)生反應并且與SnI2的氧化形成競爭關(guān)系，從而有效地抑制了錫(II)的氧化，實現(xiàn)高效混合錫鉛鈣鈦礦太陽能電池和全鈣鈦礦疊層太陽能電池。
DFT理論計算表明SnI2與DMSO配位并與單線態(tài)氧發(fā)生反應，導致Sn4+產(chǎn)物的產(chǎn)生（圖A）。采用了競爭分子的策略設計來減輕氧化。為此，選擇了能夠與氧發(fā)生Alder-Ene反應的苯甲醛肟（BZHO）作為有前途的競爭者，可以與SnI2競爭與氧反應，從而有效地減少Sn2+氧化（圖B, C）。 最終，BZHO的加入使混合Sn-Pb PSCs的效率高達23%以上，并顯示出更高的長期穩(wěn)定性。此外，經(jīng)過BZHO處理的全鈣鈦礦串聯(lián)器件的效率超過26%。該策略為高性能全鈣鈦礦疊層太陽能電池的開發(fā)提供了重要的理論和實驗指導。 論文信息 Alder-Ene Reaction-Mediated Suppression of Tin(II) Oxidation for Efficient Tin-Lead Perovskite Solar Cells Wenjian Yan, Mingzhe Zhu, Prof. Feifei Xin, Prof. Zhongmin Zhou 文章的第一作者是青島科技大學的碩士研究生閆文健和博士研究生朱明哲。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202409072
