工作寿命问题长期以来都是有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池中关键性参数,牛津大学Yen-Hung Lin,Henry J. Snaith等展示了一种高弹性的正-本征阴性钙钛矿太阳能电池,通过将哌啶基(piperidinium-based)烷基阳离子-硼氟酸阴离子组成的离子化合物引入甲脒-铯和卤化铅组成的钙钛矿材料中,实现了对能带结构的改变。通过对能带结构进行调控,将其用于钙钛矿/硅叠层太阳能电池的构建。这种哌啶添加分子有效的改善了开路电压和电池效率,并且抑制了钙钛矿的组分转变为杂质相、在电池老化实验中展示了遏制pinhole生成。
通过nanoSIMS(纳米尺度二次离子质谱测试)对哌啶离子化合物在钙钛矿中的作用进行研究,结果显示大部分的[BMP]+[BF4]-离子化合物分子在钙钛矿晶域边缘聚集,少量离子化合物渗透到Cs0.17FA0.83Pb(I0.77Br0.23)3钙钛矿薄膜中。>1000 h的长时间工作后,电池的开路电压能保持在1.2 V附近。通过在大气气氛中进行测试,结果显示未封装电池和封装后的电池分别在60 ℃和85 ℃中进行1010 h和1200 h连续测试,保持了80 %和95 %的性能。
参考文献
Yen-Hung Lin*, Nobuya Sakai, Peimei Da, Jiaying Wu, Harry C. Sansom, Alexandra J. Ramadan,Suhas Mahesh, Junliang Liu, Robert D. J. Oliver, Jongchul Lim, Lee Aspitarte,Kshama Sharma, P. K. Madhu, Anna B. Morales‐Vilches, Pabitra K. Nayak, Sai Bai, Feng Gao,Chris R. M. Grovenor, Michael B. Johnston, John G. Labram, James R. Durrant, James M. Ball, Bernard Wenger, Bernd Stannowski, Henry J. Snaith*
A piperidinium salt stabilizes efficient metal-halide perovskite solar cells,Science 2020
DOI:10.1126/science.aba1628
https://science.sciencemag.org/content/369/6499/96