主要内容

在中国科学院半导体研究所曲胜春教授、刘孔教授和邓惠雄教授的带领下，研究团队聚焦于一步旋涂法制备钙钛矿太阳能电池（PSCs）过程中面临的关键技术瓶颈。在传统一步旋涂法里，*熔点添加剂在钙钛矿结晶阶段易发生共沉淀，并在界面处聚集，导致添加剂空间分布不均，进而引发表面应力问题，严重制约了电池同时实现*效率与长期稳定性的目标。

为攻克这一难题，研究团队创新性地提出原位和表面钝化（ISP/SP）双重修饰策略。在原位钝化（ISP）方面，选用*扩散性的3,4,5 - 三氟 - 4′ - (反式 - 4 - 丙基环己基) - 联苯（3,4,5 - TTPCB）对钙钛矿材料进行处理，旨在优化钙钛矿内部的晶体结构和缺陷状态。在表面钝化（SP）方面，在氯（Cl⁻）、碘（I⁻）、溴（Br⁻）共存的体系中，利用咔唑（Cbz）与苯乙基铵（PEA⁺）阳离子之间的相互作用，增强PEA⁺阳离子的性能，并将其应用于钙钛矿表面钝化，以提升钙钛矿薄膜的化学和物理稳定性，增强其抗氧气和水分侵蚀的能力。

在具体实验操作中，为确保添加剂材料在钙钛矿结晶过程中均匀分布并减少聚集，研究团队采用3,4,5 - TTPCB热致液晶。经过ISP（3 mol% 3,4,5 - TTPCB）/SP（2.5 mol% PEACl + Cbz）双重处理的p - i - n型钙钛矿太阳能电池（带隙为1.6 eV），在0.05 cm²器件上实现了24.19%的光电转换效率（PCE）和83%的填充因子（FF）。这一显著提升主要归因于双重修饰策略有效减少了钙钛矿薄膜中的非辐射复合，从而提*了载流子的传输和收集效率。

为全面评估该双重修饰策略的效果，研究团队将基于ISP/SP（PEACl + Cbz）处理的PSCs与多种对照组进行了详细对比。对照组包括未处理的PSCs（PCE = 21.77%，Voc = 1.15 eV，FF = 80.3%，Jsc = 23.63 mA/cm²）、仅采用ISP（3,4,5 - TTPCB）处理的PSCs（PCE = 22.99%，Voc = 1.16 eV，FF = 81.6%，Jsc = 24.25 mA/cm²）、采用ISP/SP（PEABr + Cbz）处理的PSCs（PCE = 22.55%，Voc = 1.17 eV，FF = 81.7%，Jsc = 23.97 mA/cm²）以及采用ISP/SP（PEAI + Cbz）处理的PSCs（PCE = 23.89%，Voc = 1.18 eV，FF = 81.1%，Jsc = 24.10 mA/cm²）。对比结果表明，基于ISP/SP（PEACl + Cbz）处理的PSCs在光伏性能上表现**，各项关键参数均有显著提升。

在稳定性测试方面，未经封装的基于ISP/SP（PEACl + Cbz）处理的器件在ISOS - D - 1（相对湿度约45%）和ISOS - L - 1（标准太阳光照射测试）等现代老化稳定性条件下，经过1200小时后仍能保持其初始PCE的90%以上，展现出优异的长期稳定性。此外，经过ISP/SP（PEACl + Cbz）处理的钙钛矿薄膜在ISOS - D - 3测试（85 °C，85%相对湿度）以及环境条件（相对湿度：约35 ± 5%，温度：25 ± 5℃）下，分解稳定性显著提升，相分离现象得到有效抑制。

上述实验结果与模拟结果*度一致。基于此，研究团队认为，基于ISP/SP（PEACl + Cbz）的修饰方法通过提升添加剂的扩散能力、精准钝化表面缺陷、优化能级结构，成功降低了钙钛矿薄膜的应力，显著提*了光伏性能和长期稳定性。这一双重修饰策略为*性能钙钛矿太阳能电池的产业化应用提供了一种**潜力的解决方案。

文献信息

Dual-modification strategy for efficient inverted perovskite solar cells via thermally induced liquid crystals and boosting of phenethylammonium by carbazole

Bilal Mehmood , Chen Zhang , Shan Wu , Jiangying Lu, Xu Zheng , Wei Jiang , Kamran Amin, Shudi Lu , Muhammad Iftikhar Khan , Muhammad Sultan , Tanveer Ashraf , Zhijie Wang, Huixiong Deng, Kong Liu, Shengchun Qu

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725047539

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