管理碘遷移提高單結(jié)和疊層鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性

中國科學(xué)院(CAS)研究人員認(rèn)為，鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)的不穩(wěn)定性問題主要源于鹵化物離子的遷移，尤其是碘離子(I?)遷移。在光照和熱應(yīng)力下，碘離子遷移并轉(zhuǎn)換為碘分子(I2)，導(dǎo)致不可逆的器件降級(jí)和性能損失。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦中引入了添加劑2,1,3-苯并噻二唑,5,6-二氟-4,7-雙(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼烷-2-基)(BT2F-2B)，來自碘離子的未雜化p 軌道電子和孤對(duì)電子之間的強(qiáng)配位會(huì)抑制MAI/FAI的去質(zhì)子化和隨后的碘離子還原轉(zhuǎn)化為碘分子，同時(shí)高電負(fù)性氟增強(qiáng)了其與碘離子的靜電相互作用，因此，BT2F-2B的協(xié)同作用有效抑制了鈣鈦礦的分解和碘化物空位的缺陷密度，最終將改善器件性能。

據(jù)該團(tuán)隊(duì)稱，這種方法為倒置單借PSCs提供了超過26%的轉(zhuǎn)換效率(PCE)，并具有出色的操作穩(wěn)定性。根據(jù)ISOS-L-3測(cè)試方案(在85 °C和50%相對(duì)濕度下的最大功率點(diǎn)跟蹤)，處理過的PSCs在老化1000小時(shí)后仍保留其85%的原始效率。當(dāng)BT2F-2B 應(yīng)用于寬帶隙(1.77 eV)鈣鈦礦系統(tǒng)時(shí)，全鈣鈦礦疊層太陽能電池的PCE達(dá)到27.8%，證實(shí)了所提策略的普遍性。