北京
由武汉大学方国家教授、柯维俊教授以及武汉纺织大学电子与电气工程学院胡绪志教授带领的联合研究团队，聚焦全钙钛矿叠层太阳能电池（TSCs）展开深入研究。
这类由宽禁带（WBG）钙钛矿与窄禁带钙钛矿配对组成的电池，被寄予突破肖克利 - 奎伊瑟（Shockley - Queisser）效率极限的厚望。然而，宽禁带钙钛矿存在的严重相分离和非辐射复合问题，成为制约其光电转换效率和稳定性的关键因素。
研究团队针对三卤素宽禁带钙钛矿，创新性地引入界面工程策略。他们采用三氟甲磺酸钾（TfOK）对三卤素宽禁带钙钛矿的埋底界面进行重构。在添加 TfOK 后，（氯离子）Cl⁻ 的分布发生显著变化，从钙钛矿体相逐渐向埋底界面聚集，进而在埋底层形成了一层禁带宽度更宽的钙钛矿薄层。这一薄层能够与体相宽禁带钙钛矿形成梯度异质结，有效促进载流子的分离与传输。与此同时，TfOK 中的（钾离子）K⁺ 扩散至宽禁带钙钛矿体相内部，对卤素相分离起到了抑制作用。
通过三氟甲磺酸钾（TfOK）修饰埋底界面，团队成功验证了三卤素宽禁带钙钛矿太阳能电池（WBGPSCs）和全钙钛矿叠层太阳能电池（TSCs）性能的提升。TfOK 在宽禁带钙钛矿中发挥了多重关键作用：一方面，它能够钝化埋底界面处配位不足的铅（Pb）缺陷；另一方面，钾离子（K⁺）扩散到钙钛矿体相中，进一步抑制了相分离现象；此外，由于氯离子（Cl⁻）的重新分布，在埋底界面处形成了宽禁带薄层（WBTL）。该 WBTL 与钙钛矿体相形成异质结，并产生从钙钛矿体相指向 WBTL 的内建电势场，为载流子的分离与传输提供了有力支持。
TfOK 修饰对宽禁带钙钛矿产生了显著影响，不仅有效改善了载流子传输，还抑制了卤素相分离，并减少了非辐射复合。得益于 TfOK 的优异特性，团队研发的宽禁带钙钛矿器件在效率和光稳定性方面均实现了显著提升。最终，禁带宽度为 1.78 eV 的宽禁带钙钛矿太阳能电池（PSCs）取得了 20.47% 的出色光电转换效率（PCE），填充因子超过 85%，性能表现十分亮眼。此外，由此制备的两端全钙钛矿叠层太阳能电池更是取得了 28.30% 的优秀效率。值得一提的是，该宽禁带钙钛矿太阳能电池在最大功率点跟踪（MPPT）测试中，经过 500 小时后仍能保持其初始效率的 97%。
总体而言，本研究通过重构埋底界面来抑制宽禁带钙钛矿中的相分离，为开发性能卓越且稳定的宽禁带钙钛矿太阳能电池和基于钙钛矿的叠层太阳能电池提供了一种全新的方法。
文献信息
Reconstruction of the Buried Interface of Triple-Halide Wide-Bandgap Perovskite for All-Perovskite Tandems
Chen Wang, Guang Li, Hongsen Cui, Yansong Ge, Shiqiang Fu, Hongling Guan, Shun Zhou, Xuzhi Hu, Wenlong Shao, Peng Jia, Guoyi Chen, Shengjie Du, Weijun Ke, Guojia Fang
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202502450
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