来源:Nano Research Energy 发布时间:2023/6/7 10:03:41
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中科大杨上峰教授:富勒烯界面层协同钝化缺陷助力全无机钙钛矿太阳能电池

2023年5月16日,中国科学技术大学杨上峰教授团队于清华大学出版的高起点新刊Nano Research Energy发表题为“Synchronous defect passivation of all-inorganic perovskite solar cells enabled by fullerene interlayer”的钙钛矿太阳能电池最新研究成果。

CsPbI3-xBrx全无机钙钛矿因其优异的热稳定性,有希望同时满足钙钛矿电池商业化所须的高效率和高稳定性方面的要求,近年来受到了研究者们的广泛关注。但目前全无机钙钛矿太阳能电池的效率落后于有机-无机杂化钙钛矿,很大程度是由于CsPbI3-xBrx全无机钙钛矿的缺陷态密度较高。对于CsPbI3-xBrx全无机钙钛矿太阳能电池而言,ZnO因电导率较高且能级匹配而被广泛地应用于电子传输层。但ZnO容易产生氧空位等缺陷,这些缺陷会降低CsPbI3-xBrx钙钛矿太阳能电池的能量转换效率和环境稳定性。因此,发展合适的策略有效地钝化CsPbI3-xBrx钙钛矿层和ZnO电子传输层的缺陷迫在眉睫。

图1:富勒烯衍生物PCBDMAM对ZnO和CsPbI2.25Br0.75的协同缺陷钝化。

针对以上问题,杨上峰教授团队合成了二甲氨基修饰的富勒烯衍生物(简称PCBDMAM),并将其作为ZnO电子传输层和全无机CsPbI2.25Br0.75钙钛矿层之间的界面层,成功实现了协同钝化ZnO和CsPbI2.25Br0.75钙钛矿两层的缺陷,显著提高了器件的效率和热稳定性。PCBDMAM上接枝的甲氨基官能团可以通过形成Zn-N离子键钝化ZnO上的氧空位缺陷。同时,PCBDMAM通过与CsPbI2.25Br0.75全无机钙钛矿中的Pb2+形成配位键,有效地钝化钙钛矿层内的PbI和IPb反位缺陷。基于这一缺陷协同钝化策略,平面结构的CsPbI2.25Br0.75 全无机钙钛矿太阳能电池获得了17.04%的能量转换效率,且在N2气氛85 ℃下的热稳定性测试中600 h后仍能维持初始效率的80%。该富勒烯衍生物缺陷协同钝化策略为发展更高效率和稳定性的全无机钙钛矿太阳能电池提供了新的思路。

相关论文信息:

Y.Shang, P. Wang, et al. Synchronous defect passivation of all-inorganic perovskite solar cells enabled by fullerene interlayer. Nano Research Energy, 2023, https://doi.org/10.26599/NRE.2023.9120073.

doi: 10.26599/NRE.2023.9120073

Nano Research Energy 是Nano Research姊妹刊,(ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年6月创刊,由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交叉,全英文开放获取期刊,聚焦纳米材料和纳米科学技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用,对标国际顶级能源期刊,致力于发表高水平的原创性研究和综述类论文,已入选2022年度中国科技期刊卓越行动计划——高起点新刊项目。2025年之前免收APC费用,欢迎各位老师踊跃投稿。

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