2022 Adv. Mater.：选择性靶向锚定策略制备高效稳定的理想带隙钙钛矿太阳能电池
第一作者：梁政/潘旭教授课题组
本文亮点
选择性靶向锚定策略制备高效稳定的理想带隙钙钛矿太阳能电池的研究成果。建立了选择性靶向锚定策略（STA），采用苯乙基碘化铵（PEAI）和乙二胺二碘化物（EDAI）作为共改性剂，分别选择性地锚定与铅和锡相关的活性位点并钝化双金属陷阱。通过DFT计算和光电技术，证明了Pb和Sn相关的A位空位被推入更深的能量深度，导致严重的非辐射复合。
铅锡混合PSCs的VOC从0.79 V显著提高到0.90V，获得了22.51%的冠军效率，这是报告的理想带隙钙钛矿太阳能电池中高的效率。VOC损失已降至0.43 V。
研究动机
采用Sn部分取代或全部取代Pb可以降低钙钛矿带隙，当Sn比例为20%时，带隙能降至理想值1.33 eV左右。但20% Sn含量是钙钛矿带隙变化的临界值，其中存在大量的缺陷，导致非辐射复合造成严重的开路电压损失(VOC loss)。根据以往的研究，造成开路电压损失的具体原因主要有两个：
(1) Sn2+易氧化成Sn4+引起严重的自p掺杂，形成Sn空位并引入额外的p型电荷；
(2) Sn与有机组分的反应强于Pb，使得结晶过程过快和不受控，导致薄膜质量较差，缺陷密度增加。
本文所用仪器
- solar simulator (SS-F5-3A, Enlitech)
研究成果说明
研究人员通过定向选择锚定策略对钙钛矿进行钝化处理，获得了理想带隙钙钛矿太阳能电池22.51%的光电转化效率记录。研究结果表明，铅锡混合钙钛矿太阳能电池中双金属的缺陷是导致其性能退化的主要原因，因此研究人员采用2-苯乙胺氢碘酸盐 (PEAI)和乙二胺氢碘酸盐 (EDAI)作为共修饰剂对钙钛矿进行表面处理，分别选择性锚定与Pb和Sn相关的活性位点并对两种金属缺陷进行钝化。最终铅锡混合钙钛矿太阳能电池的开路电压(VOC)从0.79 V大幅提高到0.90 V，开路电压的损失降低到0.43 V。此外，器件表现出了极佳的稳定性，在氮气手套箱中存储2700小时后，仍可以保持初始效率的80%。该工作为铅锡钙钛矿太阳能电池管理金属双源缺陷提供了一个有效的钝化机制。
通讯作者简介
潘旭，中科院合肥物质科学研究院研究员、博士生导师、173项目首席科学家，兼任安徽省新能源协会副会长。1999年毕业于山东大学化学院，本科学位。2007年毕业于中国科学院等离子体物理研究所，博士学位。2007年至今在中国科学院合肥物质科学研究院工作，主要从事材料物理化学方向的研究工作，工作的主要内容涉及染料敏化太阳电池、钙钛矿太阳电池及光电功能材料的研发工作。
研究领域：
主要从事材料物理与化学学科光电功能材料的研究，包括光伏器件、储能、传感器等。
本文关键词：选择性靶向锚定、Selective Targeting Anchor、理想带隙钙钛矿太阳能电池、Ideal-Bandgap Perovskite Solar Cell、太阳光模拟器、Solar Simulator、Sun Simulator
