福建物构所在钙钛矿太阳能电池取得新进展

缺陷钝化是提高钙钛矿太阳能电池光电转换效率和稳定性的最有效途径。路易斯碱是钙钛矿太阳能电池最常用的钝化添加剂之一。它被定义为具有吸电子官能团的有机小分子，如C=O、S=O、P=O、-CN等，它们是可以给外部电子的电子。给捐赠者。尽管添加到传统路易斯碱中的具有质子官能团（-OH、-NH 等）的分子比纯路易斯碱显示出更有效的钝化效果，但详细的作用机制尚未得到彻底研究和证实。另一方面，理论计算已经证明表面活性氧（超氧离子O2-）会破坏钙钛矿薄膜和器件的稳定性，但目前很少有旨在阻止钙钛矿超氧化物降解过程的钝化分子。相关实验研究。

功能纳米结构的设计与组装，中国科学院/福建省纳米材料重点实验室高鹏教授，在聚芳族共轭分子上结合路易斯碱官能团和质子官能团，获得纯路易斯碱体系将分子 9CN-PMI 和路易斯碱/质子体系分子 4OH-NMI 引入钙钛矿前驱体溶液，制备钝化钙钛矿薄膜和器件。

通过比较两种不同类型分子的表征，证明具有路易斯碱/多芳烃共轭物/质子结构的4OH-NMI可以发挥更优异的化学钝化效果。 ，其C=O/-OH官能团体系不仅可以有效钝化正负电荷缺陷和铅簇，而且钝化剂的-OH可以通过氢键与I-相互作用，促进C=O基团与反向 Pb2+ 缺陷使钝化效果最大化。同时，通过理论计算和稳定性测试，证明4OH-NMI具有更显着的能带钝化（Energetic passivation），即钝化分子产生良性的中间能隙态，位于O2在电子陷阱态之上，它可以在O2之前捕获钙钛矿上的光激发电子，避免超氧离子的形成，从而提高钙钛矿器件的稳定性。此外，意外地发现4OH-NMI和9CN-PMI的加入可以增加钙钛矿前驱体溶液的粘度，从而显着增加钙钛矿薄膜的厚度，实现更高的集光效率。最终的 4OH-NMI 钝化钙钛矿电池的效率高达 23.7%，并显示出优异的稳定性。

缺陷态密度、非辐射复合、表面形貌相关表征；稳定性测试和超氧理论计算

相关结果发表于Advanced Materials (10.1002/adma.)。本文通讯作者为中国科学院/福建省纳米材料重点实验室高鹏教授的功能纳米结构设计与组装，第一作者为硕士生张志浩。

来源：福建物理与建筑研究所

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