26.01%! 含氟可自聚合多功能添加剂提升钙钛矿光伏器件性能

主要内容

中国科学院青岛生物能源与过程研究所逄淑平、纽卡斯尔大学ZhongjinShen及青岛科技大学蒋晓庆等人的研究表明，引入自聚合添加剂是提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）光电转换效率与器件稳定性的有效策略，但其结构-性能构效关系尚未明确。本研究以2,2,3,3,3-五氟丙基丙烯酸酯（PFPA）和正丙基丙烯酸酯（NPA）为研究对象，系统探究分子结构差异对器件性能的调控机制，两种添加剂均能在钙钛矿退火过程中发生原位热聚合反应。

其中，含氟的PFPA表现出更优异的改性效果：其分子中的氟基团可与未配位铅离子（Pb²⁺）产生协同强相互作用，进而有效调控钙钛矿晶体生长、降低薄膜缺陷密度；聚合后的PFPA会选择性富集于钙钛矿/空穴传输层界面，且优先聚集在钙钛矿薄膜上表面形成疏水偶极层。该结构不仅能同步优化电荷传输与提取效率、提升界面稳定性，还可有效抑制离子迁移，显著强化器件综合性能。

基于PFPA聚合物改性的钙钛矿太阳能电池，最优光电转换效率（PCE）达26.01%；在氮气氛围、85℃条件下老化840小时后，器件仍保留90.0%的初始效率，在最大功率点跟踪测试中持续运行1000小时后，效率留存率达95.1%。

研究进一步证实，PFPA同样适用于钙钛矿组件的性能提升，基于该改性策略制备的有效面积14cm²钙钛矿迷你组件，PCE可达21.66%。该研究明确了氟官能团化修饰的核心价值，为充分发挥自聚合添加剂的性能调控潜力、制备高效稳定的钙钛矿光伏器件提供了重要支撑。

文献信息

MultifunctionalFluorinatedSelf-PolymerizableAdditiveImprovesthePerformanceofPerovskitePhotovoltaics

NaShi，HaoTian，GuangyueYang，PanyuWang，YuLei，WeiLi，JingfuJiang，XiaoqingJiang，ZhongjinShen，MarinaFreitag，XinGuo，ShupingPang

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c03901