钙钛矿太阳能电池的性能和商业化进程受到氧化锡电子传输层与钙钛矿层之间复杂界面问题的严重阻碍。关键挑战包括界面缺陷、能级失配和弱界面键合,这些问题导致非辐射复合和开路电压损失。
为了克服这些限制,上海电力大学王亚楠、林佳和上海师范大学李和兴等人提出了一种创新的三齿锁定策略,采用N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸作为中间层,在SnO₂电子传输层和钙钛矿层之间建立稳健的三齿耦合。EBS的双羟基作为桥接螯合剂,分别与SnO₂中的氧空位和钙钛矿层中的卤素离子空位形成强配位键。同时,磺酸基作为增强驱动螯合剂,钝化钙钛矿中未配位的Pb²⁺离子。这种三齿锁定结构实现了同步的缺陷钝化,抑制了非辐射复合,增强了电子传输层电导率,并优化了界面能级排列。它还促进了应力重新分布,有助于形成高质量的钙钛矿薄膜。
因此,n-i-p结构钙钛矿太阳能电池实现了25.17%的冠军光电转换效率。此外,未封装器件在1500小时的最大功率点追踪后仍保持85.4%的初始效率。
研究亮点:
首创“三齿锁定”多界面协同钝化策略:利用EBS分子的双羟基分别锚定SnO₂氧空位和钙钛矿卤素空位,同时磺酸基钝化未配位Pb²⁺,实现SnO₂/钙钛矿界面的三齿协同锁定(吸附能-0.873和-1.312 eV),为迄今报道的多齿界面修饰新范式。
25.17%效率与多维性能提升:基于EBS修饰的n-i-p器件实现25.17%冠军效率(Voc 1.171 V,FF 83.10%),界面缺陷态密度从2.36×10¹⁵降至1.55×10¹⁵ cm⁻³,载流子提取速率显著提升(τ_ave从244.45 ns降至158.74 ns),能级排列优化后V_bi从0.98 V增至1.02 V。
超强稳定性与应力释放:EBS修饰将钙钛矿薄膜残余应力从108.5 MPa降至32.4 MPa(降低70%),未封装器件在1500小时MPPT追踪后保持85.4%初始效率(对照仅50%),在空气中老化900小时后保持80.9%初始效率,展现出优异的运行稳定性和环境稳定性。
Y.Zhang, T.Wang, Y.Wang, et al. “Tridentate Locking Strategy Enables Multi-Dimensional Synergy at Buried Interfaces for High Performance Perovskite Solar Cells.” Advanced Functional Materials (2026): e75014.
https://doi.org/10.1002/adfm.75014
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。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.