我院有机钙钛矿光伏技术团队在钙钛矿太阳电池研究方面取得新进展

近日，我院有机钙钛矿光伏技术团队在钙钛矿薄膜生长控制和电子传输层界面修饰研究方面取得新进展。相关工作“Additive Engineering for Efficient and Stable MAPbI₃‑Perovskite Solar Cells with an Efficiency of over 21%”发表在ACS Applied Materials & Interfaces (2021, 13, 44451)；另一项工作“Functionalized SnO₂ films by using EDTA-2M for high efficiency perovskite solar cells with efficiency over 23%”发表在Chemical Engineering Journal (2022, 430, 132683)。两篇文章第一作者均为我院博士研究生陶俊雷同学，孔伟光博士、傅广生教授和杨少鹏教授为共同通讯作者。申金良、王志文、刘小妮、王红卫同学作为共同作者参与了部分工作。

钙钛矿太阳电池作为光伏器件领域中的后起之秀，由于其优异的性能而备受关注。在本工作中，作者将甲胺氰酸盐(MAOCN)分子引入到MAPbI₃钙钛矿前驱体溶液中减缓溶剂的挥发速率，延缓MAPbI₃钙钛矿薄膜的结晶过程，制备出具有较低的缺陷密度和较长的载流子寿命的钙钛矿薄膜。最终使MAPbI₃钙钛矿太阳电池器件效率达到了21.28% (V_OC = 1.126 V, J_SC = 23.29 mA/cm², FF = 81.13%)。在大气条件下储存30天后，未封装的MAOCN基PSCs的效率仅下降约5%。

在第二项工作中，通过引入EDTA-2M（M为K、Rb或Cs）分子来稳定SnO₂胶体，改善SnO₂薄膜的电学和表面性能，进而修饰界面缺陷以及提高钙钛矿薄膜的质量，薄膜的电子迁移率从3.6×10^-4 cm²V^-1s^-1增加到1.27×10^-3 cm²V^-1s^-1。最终，基于1.57 eV 带隙的钙钛矿器件实现了23.30% (V_OC=1.171V)的最优效率；基于1.69eV带隙的钙钛矿器件达到了19.76% (V_OC=1.266V) 的效率。此外，EDTA-2M的引入还极大的改善了SnO₂基未封装钙钛矿器件的稳定性。

以上工作得到了国家自然科学基金、河北省重点研发计划以及河北省自然科学基金重点项目等经费的资助。