西北工業大學陳睿豪&王洪強Nano Energy：分子原位界面調控制備高效穩定環保倒置鈣鈦礦太陽能電池
倒置鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）因其成本效益和高效率而備受矚目。然而，要突破單結鈣鈦礦太陽能電池的肖克利-奎瑟爾（S-Q）理論極限，關鍵在于解決鈣鈦礦材料的界面問題。雖然小分子鈍化劑在提升電池效率方面已取得顯著成果，但這些鈍化劑在長期使用中容易分解，進而削弱其鈍化效果。為應對這一挑戰，研究者們開始引入了相對穩定的聚合物分子，通過在界面構建交聯網絡來提升器件性能和穩定性。然而，現有的聚合物網絡存在導電性不足等問題，這限制了其在同時鈍化缺陷和促進電荷傳輸方面的效果。
對此，西北工業大學陳睿豪和王洪強教授等人提出并驗證了一種界面交聯苯并咪唑（ICB）策略。該策略通過在鈣鈦礦上界面引入一種陽離子聚合物，成功解決鈣鈦礦表面缺陷的問題，同時憑借其分子的特性增強了界面電荷的提取與傳輸，實現導電鈍化的作用。這一創新不僅顯著提高倒置鈣鈦礦太陽能電池及模組的效率和穩定性，也為鈣鈦礦光伏領域的未來發展提開辟了新的方向。
研究結果表明，PVBN分子有效地鈍化了鈣鈦礦表面缺陷，釋放了薄膜表面的殘余應力，從而顯著降低了界面缺陷密度。此外，PVBN的引入改善了PCBM的導電性和電子遷移率，增強了界面電荷傳輸，進而提高了電荷提取效率和薄膜質量。最終，經過PVBN修飾的倒置PSC實現了25.30%的光電轉換效率（PCE），而6×6 cm2的倒置模組也實現了21.73%的PCE。這些器件表現出優異的穩定性，在85℃持續加熱1200小時后仍能保持90%的初始性能，并在持續光照1200小時后維持92.8%的初始效率。此外，修飾后的器件的鉛泄漏抑制率達到83.6%。這些成果不僅突顯了ICB策略在提高鈣鈦礦光伏穩定性和效率方面的巨大潛力，還為可持續的大規模應用提供了可行的解決方案。
論文信息：
Interfacial Crosslinking Benzimidazolium Enables Eco-friendly Inverted Perovskite Solar Cells and Modules, Nano Energy DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.110190
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