简单制备,高效且稳定的活性层是钙钛矿太阳能电池加工所需要的。三维钙钛矿太阳能电池的效率较高,但需要提高环境稳定性。包含较大的铵盐在三维钙钛矿表面形成二维钙钛矿薄膜。昆士兰大学Paul L. Burn等人研究表明,向三维MAPbI3中添加0.3 mol%的二维材料(FEA)2PbI4,可以低温制备倒置太阳能电池。
本文要点:
1)在低添加量(0.3 mol%)下,大多数(FEA)2PbI4都在薄膜顶部,厚度约为50 nm。当与MAPbI3混合浓度高达10 mol%时,(FEA)2PbI4没有形成清晰定义的2D钙钛矿覆盖层或2D晶体。尽管0.3 mol%(FEA)2PbI4的薄膜的光物理性质与对照组基本相同,但是少量(FEA)2PbI4的存在可以降低其相变温度。(FEA)2PbI4可以钝化钙钛矿表面和晶界的缺陷。
2)器件结构为ITO/PTAA/PFN-P2/perovskite/C60/BCP/Cu,制备的器件的最高效率为21.1%。在薄膜-空气界面处发现的高浓度氟化材料(FEA)2PbI4可提供更大的疏水性,以及有助于提高器件的湿度稳定性。
Wang, X., Rakstys, K., Jack, K. et al. Engineering fluorinated-cation containing inverted perovskite solar cells with an efficiency of >21% and improved stability towards humidity. Nat. Commun. 12, 52 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41467-020-20272-3