南京理工ACS:提高33%！對稱極性分子優化埋底界面實現穩定柔性鈣鈦礦太陽能電池

發表時間：2024-12-06 14:10

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主要內容

在柔性鈣鈦礦太陽能電池中，通過在埋底界面實現分子錨定，可以有效解決附著力弱、基板易形變以及缺陷鈍化等關鍵問題。本這篇文章中南京理工大學周杰教授帶領團隊在電子傳輸層（ETL）與鈣鈦礦層之間引入一種極性對稱小分子（DPBCA）作為緩沖層。DPBCA分子所攜帶強極性官能團（–C═O和?CN）在脆弱的ETL/鈣鈦礦界面上展現出了**的附著性能，這不僅增強了掩埋界面的韌性，還顯著減少了殘余應力，進而提升器件的機械穩定性。

研究結果顯示，DPBCA的對稱結構能夠提供足夠數量的配體，用來協同鈍化多位點缺陷。值得注意的是，DPBCA分子兩側對稱官能團的集體相互作用強度遠超單側孤立相互作用的強度。具體而言，DPBCA分子中的羰基和氰基能夠鈍化未配位的Pb2+/Sn4+離子。此外，其羰基和羥基還能與碘（I）發生相互作用，協同鈍化I空位并有效抑制I的遷移，從而進一步增強了鈍化效果。這種協同鈍化機制極大地降低了缺陷密度，并顯著延長了鈣鈦礦薄膜中電荷載流子的壽命。因此，基于FA0.85MA0.15PbI3的器件（面積0.34 cm2）效率得以提升33%，*高效率可達23.05%。在不同環境條件下經過彎曲測試循環后，目標器件在光照、水浸和溫度變化等條件下的穩定性顯著提升，同時保持超過81.3%的初始光電轉換效率（PCE）。