强强联手三校联合-大面积器件效率提升至 20.01%!

钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其优异的光电转换效率和低成本制备，在过去十年间引发了广泛的研究热潮，并被认为是最有潜力替代传统硅太阳能电池的下一代光伏技术之一。 近年来，PSCs 的效率不断提升，并在 NREL 的效率认证数据中屡创新高。

嘉兴大学李在房教授团队联合杭州电子科技大学严文生教授和瑞典林雪平大学高锋教授，近期取得重大突破，成功开发了一种新的表面后处理策略，采用乙基硫代乙酸酯（ET）作为配体分子，有效调控了钙钛矿薄膜的性质，提高了器件的效率和稳定性。 这项研究成果发表在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》上。

钙钛矿太阳能电池效率提升的挑战

钙钛矿材料作为夹层式钙钛矿太阳能电池 (PSCs) 的核心，其质量对于器件的进一步发展至关重要。然而，由于钙钛矿层中存在不利缺陷以及不可控的结晶过程，钙钛矿太阳能电池的效率提升面临着巨大挑战。

乙基硫代乙醇酸酯（ET）：多功能表面调控的利器

团队创新地将乙基硫代乙酸酯（ET）作为配体分子，应用于钙钛矿薄膜的表面后处理。ET 的引入，可以有效地实现钙钛矿薄膜的多功能调控：

l降低表面能，促进晶粒生长： ET 可以降低钙钛矿晶面的表面能，诱导晶粒的二次生长，最终形成结晶性更高、缺陷密度更低的薄膜，提升器件的稳定性和效率。

l缺陷钝化： ET 分子中的羰基和硫醇基团可以与 Pb2+ 离子发生配位，形成双齿锚定，有效地钝化了钙钛矿表面的缺陷。

l优化钙钛矿/ET/C60 界面电荷传输： ET 的引入，可以改善钙钛矿层与电子传输层 (ETL) 之间的能级匹配，从而提高电荷传输效率。

l增强光电转换效率: 作为钙钛矿材料中的添加剂，有助于优化钙钛矿层的结晶质量，从而提高光电转换效率。

l降低製造成本：可以简化製造工艺，降低製造成本，使大规模生产更具经济性。

创新策略突破性的成果

l基于 FA0.85Cs0.15Pb(I0.95Br0.05)3 和 FA0.9MA0.05Cs0.05Pb(I0.95Br0.05)3 的 PSCs 效率分别提高到 22.42% 和 23.56% (经认证为 23.29%)。

l采用 FA0.85Cs0.15Pb(I0.95Br0.05)3 制备的大面积器件 (1.03 cm2) 实现了 20.01% 的能量转换效率。

lET 表现出有效的 I2 和 PbI2 管理能力，有效地抑制了器件的加速降解和铅泄漏。

lET 的多重作用，使器件在 800 小时的环境稳定性测试和 1500 小时的热稳定性测试中表现出显著的提升，在热稳定性测试中，器件仍保持其初始效率的 80.4%。

参数图

Fig S1.展示了近年来报道的 FACs 基反式钙钛矿太阳能电池 PSCs 的效率。

Fig S11. 太陽光模擬器用于测试不同条件下制備的 PSCs 的 J-V 特性，并計算其 PCE、VOC 和 FF，展示了不同器件的性能参数。基于 FACs 的 PSCs，器件面积为 (a) 0.0975 cm2、(b) 1.03 cm2 的 J-V 曲线、Voc、Jsc 和 FF 的统计分布。 (c) 基于 FAMACs 的 PSCs，器件面积为 0.0975 cm2 的 J-V 曲线、Voc、Jsc 和 FF 的统计分布。

Fig S13. (a) (b) 太陽光模擬器用于测试器件的 J-V 特性，并观察其输出功率; (c) 量子效率测试系统用于测量器件的 EQE，评估其在不同波长光照下的光电转换能力。

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原文出处: advanced functional materials

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