作为光伏界的游戏规则改变者,钙钛矿太阳能电池正在取得前所未有的进步,同时仍面临着诸如在不降低效率的情况下提高寿命等巨大挑战。福建物构所的高鹏等人采用基于具有不同分子偶极子的萘-1,8-二甲酰亚胺(NMI)和苝-3,4-二甲酰亚胺(PMI)的两种结构相似的聚芳族分子解决这个问题。
本文要点:
1)与仅具有路易斯碱基团的吸电子的氰化物取代的 PMI (9CN-PMI) 相比,具有质子和路易斯碱基团的给电子的4-羟基联苯取代的 NMI (4OH-NMI) 可以提供更好的化学钝化适用于浅层和深层缺陷。
2)此外,理论和实验相结合的研究表明,4OH-NMI 可以与钙钛矿更牢固地结合,并且多芳烃骨架在激发的钙钛矿中产生良性的中带隙状态,以抑制超氧阴离子的损伤。4OH-NMI 的极性和质子性质有助于能带对齐,并调节前体溶液的粘度,以获得具有更好形态的较厚钙钛矿薄膜。
3) 因此,4OH-NMI 钝化的钙钛矿薄膜表现出减少晶界和近三倍的缺陷密度,将器件效率提高到 23.7%。本研究提供了一种更有效的具有多重钝化机制的钙钛矿钝化剂设计。
Zhang, Z., Gao, Y., Li, Z., Qiao, L., Xiong, Q., Deng, L., Zhang, Z., Long, R., Zhou, Q., Du, Y., Lan, Z., Zhao, Y., Li, C., Müllen, K., Gao, P., Marked Passivation Effect of Naphthalene-1,8-Dicarboximides in High-Performance Perovskite Solar Cells. Adv. Mater. 2021, 2008405.
https://doi.org/10.1002/adma.202008405