西工大王洪强&陈睿豪& 南科大夏海平Angew:25.80% 桥联DCP调制PVK/C60界面电荷转移

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在倒置型钙钛矿太阳能电池(PSCs)中,钙钛矿/C60界面的高效调控对于提高电池的长期稳定性至关重要。然而,目前对于精确控制钙钛矿/C60界面的方法尚未得到充分探索。

西北工业大学王洪强 & 陈睿豪教授 & 南方科技大学夏海平教授团队开发了一种基于桥接dicarbolong-phenanthroline (DCP)的化学调控策略,通过多功能团和碳硼烷金属芳基的优异光电性能来改善钙钛矿/C60界面接触。构建电子转移桥增强了钙钛矿薄膜与C60层之间的界面相互作用,并加速了界面电子转移,减少了非辐射复合,并抑制了离子迁移。

实验结果显示,经过DCP调控的设备实现了25.80%的高效率,开路电压和填充因子分别为1.19 V和84.53%。未密封的设备在光照下经过1400小时的最大功率点跟踪后,保持了超过98%的原始效率,并表现出显著的热稳定性,在85°C的氮气氛围中保持了2500小时后,仍维持了93%的初始效率。此外,经过封装的DCP改性模块实现了20.72%的高效率(有效面积为25.25 cm²)和强大的操作稳定性。

图1:未经过钝化处理的钙钛矿/C60表面层的示意图(a和b),以及经过碳硼烷界面修饰的示意图(c)。CLC1、CLC2和DCP溶液的归一化吸收光谱(d)。CLC1、CLC2和DCP的化学结构和电静势(e)。控制组、CLC1、CLC2和DCP钙钛矿薄膜的扫描电子显微镜(SEM)图像(e)。

图2:控制组和DCP钙钛矿薄膜的光热偏转光谱(PDS)图(a和b)。控制组和DCP钙钛矿薄膜的光致发光(PL)映射图(c)。控制组和DCP钙钛矿薄膜的飞秒瞬态吸收(fs-TA)动力学图(d)。控制组和DCP钙钛矿薄膜的二维掠入射广角X射线散射(2D-GIWAXS)图样和相应的I-Q积分图(e和g)。控制组和DCP钙钛矿薄膜的(100)晶体面的极图(h和i)。

图3:控制组和DCP器件的J-V曲线(a)。控制组和DCP器件的外部量子效率(EQE)光谱以及集成的Jsc(b)。控制组和DCP PSCs的稳定输出电流和PCE(c)。控制组和DCP PSCs在最大功率点跟踪下的运行稳定性(f)。控制组和DCP器件在85°C和N2氛围下的热稳定性(g)。未密封的控制组和DCP器件在环境条件下的存储稳定性(h)。

图4:控制组和DCP钙钛矿薄膜的开尔文探针力显微镜(KPFM)图像和相应的表面电势分布图(a-c)。C60和DCP/C60薄膜在FTO基底上的电子迁移率(d)。控制组和DCP器件的瞬态光电流(TPC)和瞬态光电压(TPV)衰减曲线(e和f)。最佳控制组和DCP模块的J-V曲线(g)。封装模块在白光LED照射下的空气条件(30% RH)下的运行稳定性(i)返回搜狐,查看更多

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