界面缺陷的钝化是实现高效,稳定的钙钛矿太阳能电池(PSC)的有效手段。然而,当前用于减轻此类缺陷的大多数分子调节剂在钙钛矿与电荷收集层的界面处形成导电不良的聚集体,从而阻碍了光生载流子的提取。EPFL 的Michael Grätzel,Yuhang Liu和天津大学 Xianggao Li 团队介绍了一种经过精心设计的钝化剂,即4-叔丁基苄基碘化铵(tBBAI),其大位阻的叔丁基基团可防止空间排斥引起的不利聚集。
本文要点:
1)研究发现,用tBBAI进行简单的表面处理可以明显加速钙钛矿中电荷向Spiro中的提取,同时阻碍了非辐射载流子的复合。这将PSC的效率(PCE)从大约20%提高到23.5%。重要的是,tBBA的I处理将填充因子从0.75提高到0.82的极高值,从而证实了非辐射载流子复合的抑制作用。
2)叔丁基还提供了疏水性保护伞,可保护钙钛矿薄膜免受周围水分的侵蚀。结果,在连续模拟太阳辐照下,在最大功率点跟踪下进行500 h全日照后,PSC表现出出色的操作稳定性,保留了其初始PCE的95%以上。
Zhu, H. et al. Tailored Amphiphilic Molecular Mitigators for Stable Perovskite Solar Cells with 23.5% Efficiency. Adv. Mater. 2020, 1907757.
DOI: 10.1002/adma.201907757.
https://doi.org/10.1002/adma.201907757