川大彭强最小化界面能量损失策略实现电压损失0.36V
为减少钙钛矿太阳能电池(PSCs)能量损失,优化界面接触和能带对齐至关重要。四川大学彭强团队于Energy & Environmental Science八月发表将氟取代琥珀酸衍生物引入钙钛矿底部界面,其中四氟琥珀酸(TFSA)因其对称结构和强电负性成为最佳界面调节剂。TFSA通过多位点氢键稳定FA阳离子,配位效应失活未配位Pb2+缺陷,并调节MeO-2PACz形貌和表面电位,形成高质量钙钛矿膜。结果,0.09 cm2倒置器件效率达25.92%(认证25.77%),电压损失仅0.36 V,长期稳定性出色。12.96 cm2微模块效率达22.78%,展示扩展潜力。本研究为调控埋藏界面能量损失提供有效途径,实现高效稳定的倒置钙钛矿太阳能电池。有机-无机混合卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因高效率、简便制备和经济性在太阳能转换领域崭露头角。倒置PSCs已达26.15%认证效率,展现巨大应用潜力。然而,PSCs效率仍未达理论极限,主要受钙钛矿膜电压损失和界面缺陷影响。界面能量损失是提高效率的关键障碍,尤其在底部界面。高性能倒置PSCs多基于自组装单分子层(SAMs)空穴传输层,但实现缺陷封闭仍具挑战。SAMs分子聚集阻碍高密度单分子层形成,不利于界面接触和钙钛矿结晶。埋藏界面影响膜形态、缺陷和稳定性,组分异质性导致缺陷积累和非辐射复合,降低开路电压。光不稳定PbI2降解进一步影响稳定性。过量FAI可补偿缺陷,抑制离子迁移和相分离,但陷阱仍集中于界面附近。界面修改策略旨在重新分布不良组分,减少缺陷。预嵌FAI层有效消除PbI2残留,但热退火导致有机阳离子流失,均匀分布仍具挑战。因此,需要新策略同时解决SAM HTLs排列、钙钛矿结晶和界面接触问题。本研究提出埋藏界面能量损失调控策略,通过多功能界面桥调节SAMs性质和钙钛矿生长。引入氟化琥珀酸衍生物,其中TFSA通过多重作用机制优化界面。TFSA抑制碘空位缺陷,稳定FA阳离子,调控MeO-2PACz排列和表面电位。结果获得高质量钙钛矿膜,小面积器件效率达25.92%,填充因子85.06%,创RbCsFAMA基倒置PSCs新高。未封装器件在高温和光照下展现优异稳定性。12.96 cm2微模块效率达22.78%,显示良好扩展性。