青岛科大岳芳/周忠敏团队【AM】发表钙钛矿太阳电池最新进展

近日，青岛科技大学化学院岳芳副教授、周忠敏教授团队在国际期刊《Advanced Materials》发表了题为“Enhanced Electric Field Minimizing Quasi-Fermi Level Splitting Deficit for High-Performance Tin-Lead Perovskite Solar Cells”的研究论文（DOI: 10.1002/adma.202410298）。

钙钛矿/电子传输层（ETL）界面处的非辐射复合引起的准费米能级分裂（QFLS）损失会导致严重的开路电压损失（VOC），从而降低钙钛矿太阳能电池（PSCs）的效率（PCE），然而，这类研究在反式锡铅混合钙钛矿太阳能电池中受到的关注有限。为了解决这一问题，本研究提出了通过引入铁电聚合物偶极子(FPD)-β-poly(1,1-difluoroethylene)-构建额外电场的策略来抑制QFLS损失。FPD的定向极化可以增强内建电场(BEF)，促进钙钛矿/ETL界面处的电荷转移，进而有效抑制非辐射复合。此外，FPD的加入有利于钙钛矿的高质量结晶并减少表面能量无序。因此，加入FPD后，钙钛矿/ETL半堆叠器件中的QFLS损失从62 meV降低到 27 meV，优化后的器件在0.88 V的高开路电压下实现了23.44%的效率。同时，FPD的加入增加了离子迁移的活化能，这可以降低离子迁移对器件长期稳定性的影响。

综上所述，该项工作开发了一种策略，通过引入FPD构建电场，从而通过场效应钝化抑制界面处的非辐射复合，从而减少了多界面引起的QFLS损失，并最大限度地提高了PSCs的VOC。FPD的掺入在钙钛矿/ETL界面附近构建了一个增强的电场，促进了载流子的分离和传输，并扫除了界面电荷积累，从而有效地抑制了非辐射复合。此外，通过引入FPD来调节钙钛矿结晶，钙钛矿表面的能量无序减少了。结果，获得了PCE为23.44%且VOC为0.88 V 的高性能钙钛矿器件。此外，优化后的器件具有出色的极化稳定性和高离子迁移活化能，因此表现出优异的长期稳定性。优化后的装置在氮气环境下3000小时后仍保持90%的原始效率，在连续光照的MPP运行 1100小时后仍保持88%的初始值。这项工作中调节电场的策略有助于探索高效稳定的PSC。

该研究得到国家自然科学基金和泰山学者计划等项目的资助。2022级硕士生程家辉为第一作者，岳芳副教授、周忠敏教授为论文的通讯作者，青岛科技大学为第一完成单位。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202410298

来源：青岛科技大学