江蘇海大史林興CEJ：空氣環境中制備高效鈣鈦礦太陽能電池的PbI?薄膜添加劑策略

主要內容：

在鈣鈦礦薄膜的兩步法制備工藝中，有機銨鹽與PbI?（碘化鉛）反應不充分這一現象會顯著影響活性層的質量，進而致使光電轉換效率（PCE）處于低下水平。

在本研究中，由江蘇海洋大學理學院院長 史林興教授帶領的團隊，引入了戊胺乙酸（Pentanamine acetic acid，簡稱PenAAc）和5 - 氨基戊酸碘（5 - aminovaleric acid iodine，簡稱5 - AVAI）作為兩種高效添加劑，在空氣環境中通過兩步法制備鈣鈦礦薄膜時對PbI?層進行修飾。

經添加劑修飾后，兩種PbI?層的結晶度和晶粒尺寸等質量指標均得到顯著提升：PenAAc提高了PbI?的結晶度，并增大了PbI?晶粒尺寸；而5 - AVAI則誘導形成了均勻且光滑的PbI?層。盡管PenAAc和5 - AVAI對PbI?層的作用機制存在差異，但它們都有效地改善了PbI?層的質量，為后續生成高質量的鈣鈦礦層創造了有利條件。

具體而言，5 - AVAI的大分子結構在退火后不會發生擴散，仍保留在PbI?層中，對鈣鈦礦表面的影響微乎其微。而PenAAc分子中解離的CH?COO?（乙酸根）基團在退火過程中會從PbI?層擴散到鈣鈦礦表面，與I?（碘離子）和Pb2?（鉛離子）形成強相互作用。這一過程進一步提高了鈣鈦礦薄膜的質量，并加速了器件中電荷載流子的提取與傳輸。退火過程在[具體溫度]下進行，持續[具體時間]。本研究中，PenAAc和5 - AVAI分別以[X] mol/L和[Y] mol/L的濃度，通過[具體添加方式]添加到PbI?層中。

因此，經添加劑修飾的鈣鈦礦太陽能電池實現了優異的光電轉換效率，分別為24.50%（5 - AVAI）和24.65%（PenAAc），顯著高于對照器件（22.84%）。光電轉換效率的提升與滯回指數的降低密切相關，較低的滯回指數有助于減少器件在充放電過程中的能量損失，從而提高光電轉換效率。此外，滯回指數從對照器件的4.20%大幅降低至5 - AVAI器件的0.33%和PenAAc器件的0.08%，這有助于減少器件在運行過程中的性能衰減，提高器件的穩定性和可靠性。而且，修飾后的器件在濕度、光照和熱應力條件下也表現出更優的環境穩定性。

文獻信息：

Additive strategy toward PbI2 film modifications for efficient perovskite solar cells fabricated in an air environment

Xiuzhen Zhang , Xiyu Wang , Xiaohuan Zhang , Yuanyuan Zhang , Yongxiu Sun , Lili Liu , Wei Yan , Ning Zhang , Changyuan Zhang , Linxing Shi

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725038409

- 產品咨詢及購買請聯系我們 -