孟庆波&李冬梅最新AFM:基于功能化咪唑鎓阳离子构筑 2D3D 异质结以提升 FAPbI₃钙钛矿太阳能电池界面稳定性(孟庆刚简介) ypxx.net

界面工程已被广泛用于降低钙钛矿太阳能电池(PSCs)的界面非辐射复合、提升器件光电性能,但针对界面钝化层自身稳定性的相关研究仍十分有限。针对该关键问题,中国科学院物理研究所孟庆波、李冬梅等人设计两种带有卤代辛基链的卤化咪唑鎓分子(X8C-mImX,X=Br、I),将其用作 n-i-p 型钙钛矿太阳能电池钙钛矿 /spiro-OMeTAD 界面修饰材料。研究表明,咪唑鎓阳离子可在界面处原位构建 2D/3D 异质结结构,高效钝化薄膜表面与界面缺陷,显著削弱非辐射复合;体系中游离溴离子、碘离子能够修复界面碘空位缺陷,溴离子还可进一步钝化薄膜体相缺陷,其中 I8C-mImI 与 Br8C-mImBr 复配体系(I/Br-mIm)展现出最优钝化效果。

依托 I/Br-mIm 的协同钝化效应,小面积钙钛矿电池实现 26.33% 的光电转换效率,器件迟滞效应可忽略不计。修饰过程生成的二维相(I/Br-mIm)₂PbI₄具备优异热稳定性,可长期维持界面钝化结构稳定。长效测试结果显示改性器件综合稳定性大幅提升:在 85 ℃高温条件下持续老化 1200 h,器件光电转换效率仍保留初始值的 92%;在接近最大功率点(MPP)的偏压下连续光照 1000 h,效率维持初始水平的 90%。

该功能化咪唑鎓基 2D/3D 异质结钝化策略,一方面为高性能 FAPbI₃基钙钛矿电池的制备提供了可行技术方案,另一方面证实选用适配的界面后处理材料,是同步提升界面稳定性与器件整体耐久性能的有效路径。

文献信息

Enhancing Interfacial Stability of FAPbI3 Perovskite Solar Cells by Introducing 2D/3D Heterojunction Based on Functional Imidazolium Cations

Xiangjin Du, Rui Zhang, Xinru Qin, Chunjie Huang, Shiyu Jiang, Zhenghao Liu, Hongkun Wei, Chengyu Tan, Yuqi Cui, Yiming Li, Huijue Wu, Jiangjian Shi, Yanhong Luo, Dongmei Li, Qingbo Meng

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.77015