AEM：水溶性V₂O₅₋ₓ实现高效倒置钙钛矿太阳能电池，兼具高工作与反向偏压稳定性

钙钛矿太阳能电池（PSCs）在长期稳定性方面面临挑战，尤其是在反向偏压下。

本研究香港理工大学Jiaming Huang、李刚和宁波大学黄利克等人将水溶性五氧化二钒（V₂O₅₋ₓ）作为空穴收集层引入倒置PSCs中，以提升其在工作、热循环及反向偏压条件下的光伏性能与多场景稳定性。对在50–250°C退火的V₂O₅₋ₓ进行了多项物性表征，发现150°C退火可优化氧空位、降低陷阱密度并改善界面载流子收集。基于(FA₀.₈₅MA₀.₁₇)₀.₉₅Cs₀.₀₅Pb(I₀.₉₅Br₀.₀₅)₃吸收层的冠军器件实现了23.3%的功率转换效率（PCE），滞后可忽略（HI = 0.64%），且具有良好稳定性（储存1000小时后仍保持约88%的初始PCE）。进一步采用Cs₀.₀₅MA₀.₁₇FA₀.₈₅PbI₃作为吸收层，并结合V₂O₅₋ₓ/SAM作为空穴收集层，器件PCE可进一步提升至25.88%（HI = 3.26%），优于仅使用SAM的器件（PCE = 24.94%，HI = 5.47%）。此外，器件的工作稳定性与热循环稳定性也显著提升。

关键的是，V₂O₅₋ₓ将反向击穿电压从约|–2| V提升至|–6| V，赋予器件更高的反向偏压稳定性与阴影效应耐受性。这些结果表明，V₂O₅₋ₓ可同时提升PSCs的效率与稳定性，为实现高效、耐用的PSCs提供了有前景的路径。

研究亮点：

1. 绿色简易工艺：采用水溶液法制备V₂O₅₋ₓ空穴收集层，无需有机溶剂，工艺简单、环境友好，适用于低温大面积制备。

2. 界面与缺陷协同优化：通过150°C退火调控V₂O₅₋ₓ中氧空位与V⁴⁺比例，优化能级匹配、降低界面陷阱密度，显著提升器件效率与稳定性。

3. 反向偏压耐受性突破：V₂O₅₋ₓ层将器件的反向击穿电压从|–2| V大幅提升至|–6| V，显著增强其在阴影、热斑等实际工况下的可靠性。

S. Kang, J. Zhang, H. Liang, et al. “ Water-Soluble V2O5-x Enables Efficient Inverted Perovskite Solar Cells With High Operational and Reverse Bias Stability.” Advanced Energy Materials (2025): e06005.

https://doi.org/10.1002/aenm.202506005

学术交流QQ群

知光谷光伏器件学术QQ群：641345719

钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信

为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2024，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。