倒置钙钛矿太阳能电池中的界面与体相问题限制了其性能与稳定性,同时调控这些挑战仍较为困难。
本文桂林电子科技大学熊健、张坚和王江等人提出一种基于共振杂化硫脲衍生物(HP3T)的简单多功能体相/界面调控策略。该策略利用HP3T的共振重排与能级特性,实现了钙钛矿表面硫化,在钙钛矿表面/晶界形成稳定的Pb‑S钝化,同时在钙钛矿与PCBM之间构建了分子桥通道,用于光生载流子传输。此外,该后处理还提升了钙钛矿薄膜质量与疏水性,在其表面构建n‑n结,增强PCBM的成膜质量,并缓解钙钛矿薄膜中的残余应力。得益于HP3T的多功能调控,器件的载流子传输动力学得到改善,性能显著提升。
最终,刚性与柔性器件分别实现了25.97%与24.67%的效率,位列基于硫脲衍生物或简单界面钝化策略制备的倒置钙钛矿太阳能电池性能前列。此外,HP3T显著增强了器件的机械稳定性。经过老化测试后,器件仍保持约90%的初始效率。
一分子实现多重功能调控:通过单一HP3T分子后处理,同步实现钙钛矿表面硫化(形成稳定Pb‑S键)、缺陷钝化、晶界修饰、PCBM界面桥接及薄膜应力释放,大幅简化制备流程。
创纪录的高效率与高稳定性:刚性器件效率达25.97%,柔性器件达24.67%;在氮气中存储3840小时、空气中1200小时及持续最大功率点跟踪565小时后,效率仍保持约90%,展现卓越的工作与环境稳定性。
界面电荷传输动力学显著优化:HP3T在钙钛矿与PCBM之间构建高效分子桥,提升电子提取速率,降低非辐射复合,器件填充因子高达84.60%,开路电压达1.171 V。
为加强科研合作,我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式:添加编辑微信pvalley2024,备注:姓名-单位-研究方向(无备注请恕不通过),由编辑审核后邀请入群。