香港城市大学Hin-Lap Yip：成功制备两端钙钛矿/有机TSCs，其PCE超过24%，VOC高达2.197V
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阅读： 2023/9/28 9:56:34
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前言回顾
由于金属卤化物钙钛矿材料的先进异质结构和优异的光电性能，钙钛矿太阳能电池（PSCs）在过去十年中取得了显著的进展，单结器件的转换效率（PCE）目前已经达到26%。为了进一步提高PSCs的性能，通常选择构建串联太阳能电池（TSCs）。宽带隙钙钛矿由于其可调的带隙特性而引起了人们的广泛关注，使其成为串联太阳能电池（TSCs）中顶级子电池的理想候选者。然而，宽带隙（WBG）钙钛矿经常面临不均匀结晶和严重的非辐射复合损失等问题，导致高开路电压（VOC）缺失和较差的稳定性。
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文献简介
基于此，香港城市大学Hin-Lap Yip团队引入了一种多功能苯乙基乙酸铵（PEAc）添加剂，该添加剂可以调节混合卤化物的结晶速率，从而增强卤化物相的均匀分布，并降低钙钛矿膜中的缺陷密度。该方法制备出了高效的WBG钙钛矿太阳能电池（PSCs），且降低了VOC损失并增强了稳定性。将此策略应用于带隙范围为1.72、1.79、1.85和1.92eV的FAMACsPb（I1-xBrx）3中，分别获得了21.3%、19.5%、18.1%和16.2%的功率转换效率。此外，将WBG PSCs与低带隙有机光伏技术相结合，制备出的两端钙钛矿/有机TSCs的PCE超过24%，且其VOC高达2.197V，这也是迄今为止报道的钙钛矿/有机串列光伏的最高VOC值之一。这项工作不仅解决了富集-Br钙钛矿组分中的相分离和不均匀结晶，且为开发高性能WBG PSCs和TSCs铺平了道路。
图1.三阳离子FAMACsPb（I1-xBrx）3 WBG PSCs的性能
图2.分析PEAc和钙钛矿膜之间的相互作用
图3. FAMACsPb(I0.5Br0.5)3钙钛矿薄膜结晶动力学的原位PL分析
图4. 用于说明PEAc对钙钛矿性质影响的物理模型
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文献总结
总之，该课题组展示了一种添加剂工程策略来平衡混合卤化物结晶动力学，这为开发高性能WBG PSCs和TSCs打下了基础。通过引入PEAc，成功地抑制了富集-Br并加速了富集-I钙钛矿的成核过程。该方法平衡了富集-I和富集-Br的钙钛矿成核过程，产生了均匀的钙钛矿相。将此策略应用于FAMACsPb(I1-xBrx)3 (x=0.3、0.4、0.5、0.6)中，获得了1.72、1.79、1.85和1.92eV的不同带隙，并且分别获得了21.33%、19.53%、18.14%和16.23%的PCE。此外，通过将WBG PSCs与低带隙有机光伏技术相结合，开发了一种钙钛矿/有机串联器件，其PCE超过24%，VOC为2.197V。该方法不仅揭示了混合卤化物钙钛矿结晶动力学，且为制造高性能WBG PSCs提供了一种更直接的方法。相关研究成果最新发表于国际知名期刊《Advanced Materials》，题为“Optimizing Crystallization in Wide-Bandgap Mixed Halide Perovskites for High-Efficiency Solar Cells”。
本文关键词：宽带隙钙钛矿太阳能电池；混合卤化物钙钛矿；结晶动力学；串联光伏；非辐射复合
转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号
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