南開張建軍ACS：Voc達1.22V,長鏈有機銨鹽對寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池雙功能鈍化

主要內容：

寬帶隙（WBG）鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）作為各種串聯配置中的頂子電池，是當前實現高效光伏發電的關鍵推動者。它們能夠有效地吸收高能量光子并產生高開路電壓（Voc），從而顯著提高電池的光電轉換效率。然而，這些電池在實際應用中面臨著顯著的光電壓損失和相分離等重大挑戰，這些挑戰嚴重阻礙了其潛在效率和穩定性的提升，限制了其商業化應用的進程。

在此背景下，南開大學張建軍教授帶領其團隊針對WBG PSCs面臨的挑戰，開發了一種創新的分子添加劑策略。該策略在鈣鈦礦加工過程中引入了雙功能的ODABr二銨鹽（十八烷-1,8-二胺溴化物）。選擇ODABr作為添加劑，是基于其獨特的分子結構和化學性質，有望與鈣鈦礦材料發生特定的相互作用，從而改善電池的性能。在加工過程中，通過**控制ODABr的添加量和添加時機，成功制備出具有優選取向結晶和增強相均勻性的分層二維/三維（2D/3D）鈣鈦礦薄膜。

ODABr的引入對鈣鈦礦薄膜的性能產生了顯著影響。一方面，它促進了鈣鈦礦薄膜沿（100）晶面的擇優取向生長，這種擇優取向有利于電荷載流子的有效傳輸，并降低了陷阱態密度，從而增強了電荷載流子遷移率。另一方面，ODABr通過形成2D/3D混合結構，有效抑制了光照誘導的鹵化物相分離，實現了更高的相穩定性（AM 1.5G）。這種雙功能作用顯著降低了非輻射復合損失，并延長了載流子壽命。

實驗結果表明，經ODABr處理的WBG PSCs在性能上取得了顯著提升。開路電壓（Voc）從1.14 V提高到1.22 V，光電轉換效率（PCE）從19.01%提升到20.71%。與表現出明顯光致發光紅移（表明存在嚴重相分離）的對照樣品相比，ODABr修飾的薄膜在相同光照條件下僅表現出微小的光譜偏移，這進一步證明了ODABr在抑制相分離方面的有效性。

張建軍教授團隊的這項研究不僅證明了ODABr在抑制非輻射復合損失和增強WBG PSCs穩定性方面的有效性，還為WBG PSCs的商業化應用提供了新的可能性。通過實施這些優化策略，ODABr為推進具有更高功率轉換效率和運行穩定性的鈣鈦礦光伏器件提供了一個堅實的技術框架。這一研究成果不僅推動了鈣鈦礦太陽能電池領域的技術進步，也為未來光伏技術的發展開辟了新的方向，有望帶來顯著的環境效益和經濟效益。