南开大学张晓丹ACS Nano：填充因子超过86%！调控结晶制备纯碘化物1.68 eV带隙钙钛矿太阳能电池

混合卤化物宽带隙（WBG）钙钛矿广泛用于串联太阳能电池的顶部吸收层，但其存在严重的光诱导卤化物相分离问题。一种可行的解决方案是采用纯碘化物宽带隙钙钛矿，通过增加Cs含量而非Br来实现带隙的拓宽。然而，目前报道的纯碘化物宽带隙钙钛矿太阳能电池（PSCs）效率低于典型的混合卤化物宽带隙PSCs，这主要是由于复杂的成核和相变过程导致纯碘化物钙钛矿的结晶质量差、缺陷态密度高。

本文南开大学张晓丹等人通过将硫氰酸铅（Pb(SCN)2 ）和油胺盐酸盐（OAmCl）与 DMA0.2MA0.5PbI3钙钛矿前驱体结合，获得了均匀的相分布，从而增强了结晶性并减少了过量铅源缺陷。通过这种方法，薄膜质量得到改善，表面和体相缺陷减少，表面电子性能得到优化。

最终，纯碘化物宽带隙PSCs实现了21.55%的高效率和86.03%的极高填充因子，并表现出优异的光稳定性。目标薄膜在连续光照12小时（AM 1.5 G，氙灯，1太阳光）下基本无相分离。

文章亮点总结

纯碘化物钙钛矿的结晶调控：通过引入硫氰酸铅（Pb(SCN)22）和油胺盐酸盐（OAmCl）协同作用，显著改善了Cs0.3DMA0.20.2MA0.50.5PbI33纯碘化物钙钛矿的结晶质量，减少了过量PbI22的形成，从而降低了缺陷态密度，提升了薄膜的光电性能。

高效率与高填充因子：优化后的纯碘化物宽带隙钙钛矿太阳能电池实现了21.55%的光电转换效率，填充因子高达86.03%，这是目前报道的1.68 eV带隙纯碘化物PSCs中的最高值。

优异的光稳定性：纯碘化物钙钛矿薄膜在连续光照12小时后未出现相分离现象，未封装的器件在400小时的连续光照下仍保持81%的初始效率，表现出优异的光稳定性和长期运行稳定性。

Regulating Crystallization for Pure-Iodide 1.68 eV Bandgap Perovskite Solar Cells with a Fill Factor over 86%

Xiangqing Zhou, Xingliang Li, Biao Shi, Pengyang Wang, Xiaona Du, Ying Zhao, and Xiaodan Zhang

ACS Nano Article ASAP

DOI: 10.1021/acsnano.4c18395

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c18395

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