有機-無機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池由于其優(yōu)異的光電性能，成為光伏技術(shù)的領(lǐng)跑者。目前，最先進的倒置（p-i-n）結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池已達到26.7%的功率轉(zhuǎn)換效率，該結(jié)構(gòu)采用自組裝單分子作為空穴傳輸層基底，有效解決了傳統(tǒng)正置（n-i-p）結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池中金屬氧化物電子傳輸層基底對性能限制。因此，迫切需要為傳統(tǒng)正置鈣鈦礦太陽能電池制定新型優(yōu)化策略，將其功率轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性提高到與倒置鈣鈦礦太陽能電池相當(dāng)?shù)乃健?/p> 通常，鈣鈦礦太陽能電池由電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和電極組成。多數(shù)情況下，這些層是運用簡單的低溫溶液沉積技術(shù)進行逐層制備。然而，該制備策略無意中在各層之間的界面處引入大量的缺陷。這些缺陷可成為載流子重組的位點，導(dǎo)致光生載流子的重大損失，并對鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。 近日，福建農(nóng)林大學(xué)的林智超、歐陽新華教授團隊發(fā)展了一種π橋定制策略，設(shè)計了兩種新型的不對稱D-π-A型多功能染料TNR和TZR，并通過分子擠出策略，實現(xiàn)染料分子對鈣鈦礦上下界面缺陷的同步鈍化，構(gòu)建了具有高界面載流子傳輸特性和低界面缺陷態(tài)的高效鈣鈦礦太陽能電池。
該分子擠出鈍化策略簡單有效，對于構(gòu)建穩(wěn)定且缺陷較少的鈣鈦礦太陽能電池界面環(huán)境具有獨特優(yōu)勢。首先，染料鈍化分子以摻雜的形式加入鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中，在后續(xù)鈣鈦礦結(jié)晶過程被擠出至上下界面處并均勻分布，節(jié)省了后續(xù)鈍化步驟，而染料分子所攜帶的特征基團可以很好的適應(yīng)上下界面所存在的不同缺陷位點，進行針對性鈍化，并且導(dǎo)電性良好的π橋可充當(dāng)載流子提取的高速通道，提高了整體的傳輸效率。 最終，該策略在正置結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池中實現(xiàn)了25.11%的功率轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)異的連續(xù)工作穩(wěn)定性。該工作為解決鈣鈦礦太陽能電池中的固有的界面缺陷問題提供了一種新策略。 論文信息 Modulated π-Bridge of Thioxothiazolidine Derivatives for Passivating Bilateral Interfaces and Grain Boundaries in n-i-p Perovskite Solar Cells Zhichao Lin, Yibing Wu, Xinhua Ouyang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202424472
