王植平最新Sci：27.1%!基于HfOx界面稳定的高效光热稳定PSCs

主要内容

空穴与电子选择性界面处的有机分子层是实现高效率钙钛矿太阳能电池的关键要素，但其光热稳定性有限，制约了器件的长期运行。武汉大学王植平等人采用原子层沉积（ALD）制备氧化铪（HfOx）中间层，在工作应力下稳定上述分子界面。在NiOx/自组装单分子层（SAM）界面，富羟基、路易斯酸性的n‑HfOx层（n代表负固定电荷极性）可促进膦酸三齿配位，提升自组装单分子层的附着力与热稳定性；在钙钛矿/C₆₀界面，p‑HfOx层（p代表正固定电荷极性）则通过Hf⋯F相互作用锚定3‑氟苯乙基碘化铵（3F‑PEAI），并作为扩散阻挡层抑制卤素离子与银离子迁移。

基于该策略制备的器件实现了27.1%的光电转换效率（认证效率26.6%），在85℃、空气环境、1倍太阳光照下连续运行约5000小时后仍可保持初始效率的90%以上。王植平等人将该器件与近三年遵循ISOS‑L‑2和ISOS‑L‑3测试协议报道的光热稳定性数据进行对比（图S42、表S10），结果表明，引入HfOx中间层不仅能够提升光电转换效率（PCE），还可赋予器件优异的工作稳定性，有效突破钙钛矿光伏领域长期存在的效率–稳定性权衡难题。该结果表明，HfOx中间层可通过同时稳定SAM与3F‑PEAI分子界面、抑制离子迁移、减缓电极降解等多重作用保障器件长期稳定工作，这种无机氧化物限域结构为实现钙钛矿模组实际应用所需的数十年工作寿命提供了极具前景的技术方案。

此外，基于原子层沉积（ALD）制备HfOx层的工艺与大规模工业化生产完全兼容，为其产业化应用奠定了基础。

文献信息

Hafniumoxideinterfacestabilizationforefficient,photothermallystableperovskitesolarcells

YuanhangYang,SiyangCheng,XiaotianYang,MubaiLi,XueliangZhu,ZhongjiYang,YixuanZheng,YongLiu,QianqianLin,NingYan,ShengjunYuan,andZhipingWang

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea3339