近日，国际高水平学术期刊“ACS Energy Letters（DOI：10.1021/acsenergylett.2c02576）”刊发青岛科技大学周老师团队研究成果。据悉，该成果部分数据由赛凡光电I-V测试系统测试得出。
多功能调控高取向锡铅合金钙钛矿太阳能电池
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于其光电转化效率（PCE）不断提高、溶液制备工艺简单、原材料成本低，近年来在学术界和工业界引起了极大的研究热潮。其中，锡铅合金钙钛矿太阳能电池具有灵活可调的带隙宽度、能克服 Shockley-Queisser极限（理想带隙1.24 eV），因此成为下一代光伏电池的有发展前景的候选者。然而，结晶速度快、 Sn2+易被氧化成Sn4+，使得锡铅合金钙钛矿薄膜的体相和表面产生很多缺陷，从而导致钙钛矿太阳能电池器件的不稳定性问题。国内外许多研究者采用各种分子来钝化缺陷，也表现出很好的PCE和稳定性，但仍然落后于纯铅钙钛矿太阳能电池。
鉴于此，青岛科技大学周忠敏和李崇文等提出将含有亚砜基团的有机小分子三甲基碘化亚砜（TMSI）作为添加剂和氟化亚锡（SnF2）同时引入锡铅合金钙钛矿前驱体溶液中，以调节钙钛矿薄膜的结晶，制备高质量的钙钛矿薄膜。我们通过密度泛函理论（DFT）和核磁共振氢谱（1H NMR）分析了TMSI与钙钛矿的相互作用，并且通过XPS 表明TMSI的引入抑制了Sn2+的氧化。
TMSI与钙钛矿相互作用的研究（a）TMSI与Sn2+/Pb2+相互作用的理想模型；（b）无TMSI和有TMSI的钙钛矿薄膜的Sn3d XPS谱；无（c）和有 （d）TMSI的钙钛矿薄膜的XPS光谱；（e） TMSI与FA+相互作用的理想模型；（f）有/无TMSI的FAI薄膜的1H NMR谱。
结果获得了具有高取向和低缺陷密度的锡铅合金钙钛矿薄膜，同时抑制了离子迁移。经过TMSI和SnF2处理的锡铅合金太阳电池PCE最高达到22.6%，掺杂后的器件，未封装情况下，在N2中具有超过6000 h的储存稳定性。此外，在最大功率点（MPP）连续照射下也表现出优异的稳定性，在N2气氛中1200h后器件PCE仍保持其初始PCE的88%。因此，这种多功能调节的方法为加速钙钛矿光伏的发展提供了一种有希望的化学策略。相关成果发表在ACS Energy Letters上（DOI：10.1021/acsenergylett.2c02576）。
文章信息
Multifunctional Regulation of Highly Orientated Tin−Lead Alloyed Perovskite Solar Cells
Xiafei Jiang, Chongwen Li,* Xianzhao Wang, Cheng Peng, Haokun Jiang, Hongkai Bu, Mingzhe Zhu, Hang Yin, Benlin He, Haiyan Li, Shuping Pang, and Zhongmin Zhou*
ACS Energy Letters
DOI：10.1021/acsenergylett.2c02576
论文原文如下：
