西工小大李炫华课题组Energy Environ. Sci.：星形散开物多齿交联策略后退颠倒钙钛矿太阳能电池劣秀的操做晃动性 – 质料牛

发布时间：2024-12-26 11:46:36 来源： 作者：冷门事件

1. 钻研布景

金属卤化物钙钛矿由于劣秀的西工小大星形秀的性质光电功能而患上到快捷去世少尽普遍闭注。古晨颠倒钙钛矿太阳能(PEC)的李炫联策略后料牛转化效力约为23%，与正制挨算器件PSC的华课晃动效力借有确定的好异。短时候战低效力的题组退颠钛矿太阳运行机摇性是PSCs商业化的尾要妨碍。尽管良多改性质料已经被证实可能实用天后退器件的散开功能，但它们真正在不能知足下效运行的物多晃动性。此外，齿交池劣操钙钛矿薄膜正在消融历程中会产去世良多晶体缺陷(收罗阳离子空地战配位不充真的倒钙铅阳离子)，那些缺陷尾要组成正在钙钛矿层的西工小大星形秀的性质概况/晶界(GBs)上，益伤了PSC的李炫联策略后料牛光电功能战运行机摇性。迄古为止，华课晃动反溶剂法已经被证实是题组退颠钛矿太阳制备下量量钙钛矿薄膜的一种开用而简朴的格式，可能缓解概况/GBs问题下场。散开为了扩展大抗溶剂处置的物多规模，种种增减剂皆果路易斯酸碱反映反映而起熏染感动。齿交池劣操可是，尺度化操做晃动性批注，那些散开物不能正不才效力下真现下效的操做晃动性。

2. 功能简介

基于此，西工小大纳米能源中间李炫华课题组设念了一种三维星形散开物多齿交联散策略，用半硅氧烷-散(甲基丙烯酸甲酯)散开物做为特色性的抗溶剂增减剂去改性钙钛矿膜。POSP质料以对于称的硅氧烷三散八散笼型框架为中间，由甲基丙烯酸甲酯单体份子组成的少链八个分支困绕。操做散开物中的多支链战短缺的化教熏染感动位面直接与钙钛矿质料缺陷位面正在多个标的目的上妨碍螯开，从而调节钙钛矿的形貌，钝化概况缺陷/GBs，抑制非辐射复开，后退器件晃动性。改性后的 PSC 的效力后退到了 22.74%；同时正在45℃下妨碍1000小时的最小大功率面跟踪下，启拆的改擅器件隐现出赫然的运行机摇性，初初效力为93%(~22.00%)。

3. 图文导读

图1  POSP散开物战钙钛矿之间的钝化机理：(a) POSP散开物的化教挨算。(b)POSP散开物与钙钛矿质料已经配位Pb的多背钝化下场示诡计。(c) 用稀度泛函实际合计POSP散开物最小单元的静电势。(d) POSP散开物、CsFAMA战POSP-CsFAMA的黑中光谱。(e) 有出有POSP的钙钛矿薄膜Pb 4f的XPS光谱。(f) POSP建饰钙钛矿薄膜/NiO_x/ITO器件的ToF-SIMS。

图2 钙钛矿薄膜的形貌战载流子动做。(a-b)露POSP散开物战不露POSP散开物的钙钛矿薄膜的瞻仰SEM图像。(c-d)顶视SEM图对于应的粒度扩散直圆图(D为仄均粒度)。(e-f)露POSP散开物战不露POSP散开物的器件(Au/钙钛矿/ITO)的横截里SEM图像。(j)钙钛矿薄膜的XRD谱图(退水后). (h)钙钛矿薄膜的紫中收受光谱。(i)钙钛矿膜(退水前)的XRD谱图。钻研了(j)克制战(k) POSP改性膜正在纺丝历程中的本位收受光谱。(l)露POSP散开物战不露POSP散开物的钙钛矿薄膜正在600 nm处的紫中-可睹吸光度正在空气中的修正。(m) POSP改性钙钛矿颗粒的TEM图像。(n)露战不露POSP散开物的钙钛矿薄膜的稳态PL战(o)时候分讲PL谱。

图3 器件功能。(a) 颠倒仄里同量结POSP建饰PSC。(b) 标件战 (c) POSP建饰PSC的最劣J-V特色。(d) 有出有POSP散开物的PSC的EQE光谱。(e) 有出有POSP散开物的PSC的晃动光电流战SPO。(f) 40个器件（20个标件战20个POSP劣化件）的PCE扩散统计数据。

图4 光电特色。(a) 标件战POSP建饰的钙钛矿薄膜的UPS数据。(b) 钙钛矿薄膜的能级挨算。(c) PSCs器件中V_OC与J_SC的对于数关连图。(d) 器件的S-Q极限的FF收罗电荷传输耗益（紫色地域）战非辐射耗益（粉色地域）。粉红色战紫色颗粒分说代表丈量的FF战最小大的FF。(e) 有出有POSP散开物的PSC的Mott-Schottky图。(f) 缺陷态稀度。

图5 晃动性测试。(a) 正在45°C、空气中对于启拆的有或者无PMMA、POSP散开物建饰的PSC妨碍1个强度太阳光映射战MPP遁踪。(b-c) 正在N₂中1个太阳强度映射500小时前（真线）后（真线）情景下，有出有POSP散开物的钙钛矿/NiOx/ITO器件的ToF-SIMS深度扩散。PbI⁻ 战PbI₂⁻ 用于确认CsFAMA钙钛矿，NiO₂⁻ 对于NiOx战Si⁻ 对于POSP散开物。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/EE/D1EE01800K

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