兰州大学JACS,22.8%高效率!大面积钙钛矿电池

晶界管理对多晶钙钛矿太阳能电池,尤其是大面积器件的性能和稳定性至关重要。然而,典型的钝化剂本质上是绝缘的并限制载流子传输。兰州大学曹靖等人设计了一种用于晶界的超分子粘合剂,以同时钝化缺陷并促进跨钙钛矿晶界的空穴传输。NiP掺杂PSC在1.0cm2的活性面积上显示出22.1%的认证效率,小面积器件效率超过24%,并具有显著改善的开路电压和填充因子。

晶界管理对多晶钙钛矿太阳能电池 (PSC),尤其是大面积器件的性能和稳定性至关重要。然而,典型的钝化剂本质上是绝缘的并限制载流子传输。

兰州大学曹靖等人设计了一种用于晶界的超分子粘合剂,以同时钝化缺陷并促进跨钙钛矿晶界的空穴传输。通过将单胺卟啉(MPs,M = Co、Ni、Cu、Zn 或 H)掺杂到钙钛矿薄膜中,MPs在晶界处自组装成超分子。

钙钛矿中的有机阳离子将超分子中的MP质子化,形成结合在钙钛矿晶粒表面上的铵卟啉,从而钝化缺陷并从钙钛矿晶格中提取空穴。

超分子(尤其是 NiP 超分子)中的周期性极化子促进提取的空穴跨边界传输,减少非辐射载流子复合。NiP 掺杂 PSC在1.0 cm2 的活性面积上显示出22.1%的认证效率,小面积器件效率超过24%,并具有显著改善的开路电压和填充因子。

未封装的器件在AM 1.5G太阳光连续照明或85 °C加热 3000 小时内保持超过80%的初始性能,器件性能优异。

Zihan Fang, Luyao Wang, Xijiao Mu, Bin Chen, Qiu Xiong, Wei David Wang, Jiaxin Ding, Peng Gao, Yiying Wu, and Jing Cao*,Grain Boundary Engineering with Self-Assembled Porphyrin Supramolecules for Highly Efficient Large-Area Perovskite Photovoltaics, J. Am. Chem. Soc. 2021,

https://doi.org/10.1021/jacs.1c07518

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07518

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