Voc 2.189 V！协同离子工程助力钙钛矿/有机叠层太阳能电池

中国科学技术大学杨上峰、香港城市大学朱宗龍、安徽师范大学王官武、扬州大学方志敏、南京大学陈爽等人开展相关研究，针对混合卤化物宽带隙（WBG）钙钛矿存在的缺陷诱导开路电压（Voc）损耗及光致相分离两大关键问题，创新性引入甲酸铷（RbFa）作为单一掺杂剂，通过协同离子工程策略实现了两大难题的同步缓解。

具体而言，Rb⁺阳离子可嵌入钙钛矿晶格并引发晶格收缩，甲酸根阴离子（Fa⁻）则能够调控晶体生长动力学并有效钝化卤化物空位；二者的协同作用可最大化晶格残余压应变，从热力学层面提升离子迁移势垒，同时通过空位钝化从动力学层面阻断离子迁移路径。基于此，研究团队在带隙为1.86 eV的宽带隙钙钛矿太阳能电池（PSC）中，成功实现1.371 V的高开路电压，且器件光稳定性得到显著提升；将该结构作为顶电池集成后，所制备的钙钛矿–有机叠层太阳能电池光电转换效率达26.03%，认证开路电压高达2.189 V，在1倍太阳光持续照射1000 h后仍能保持90%以上的初始效率。

综上，该研究团队开发的基于甲酸铷（RbFa）的协同离子工程策略，可有效降低宽带隙钙钛矿太阳能电池（WBG PSCs）的开路电压损耗并抑制相分离，使单结器件实现0.489 V的极低开路电压损失及更优异的光稳定性；集成顶电池后，所得钙钛矿–有机叠层太阳能电池光电转换效率达26.03%（认证效率25.10%）。值得注意的是，其2.189 V的认证开路电压（Voc），目前为钙钛矿–有机叠层太阳能电池（POTSCs）领域的最高报道值，该工作为高效、高稳定性叠层光伏器件的制备提供了简单且有效的技术路径。

文献信息

SynergisticIonEngineeringforWide-BandgapPerovskiteEnablesPerovskite–OrganicTandemSolarCellswithaRecordCertifiedVoltage

XinyuLi、YuanyuanLiu、Yu-angLiu、DehanLi、YudongZuo、ShantaoZhang、YuchenLi、RongyaoLv、YuanLi、GuoqingTong、TaoChen、ZhengguoXiao、XiaoChengZeng、JunfaZhu、ShuangChen、ZhiminFang、Guan-WuWang、ZonglongZhu、ShangfengYang

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.6c00419