探索具有缺陷鈍化功能的空穴傳輸材料(HTM)是抑制鈣鈦礦太陽能電池(PSC)中缺陷誘導(dǎo)的非輻射復(fù)合(NRR)過程的有效途徑。迄今為止,這些鈍化材料大多主要用于鈍化鈣鈦礦層的未配位Pb2+。然而,鈣鈦礦太陽能電池中MA+和I-的離子遷移過程也會造成一系列負(fù)面影響,嚴(yán)重影響效率和器件穩(wěn)定性。到目前為止,很少有HTM可以同時鈍化ABX3結(jié)構(gòu)鈣鈦礦中的MA+/Pb2+陽離子和I-陰離子缺陷。鑒于此,2022年3月29日天津理工大學(xué)宗雪平&薛松團(tuán)隊(duì)及其合作團(tuán)隊(duì)華東理工大學(xué)吳永真團(tuán)隊(duì)于CEJ刊發(fā)聚合物的酰胺和氟的協(xié)同作用有助于穩(wěn)定的反式鈣鈦礦太陽能電池,填充因子> 83%的研究成果。為反式鈣鈦礦太陽能電池開發(fā)了三種具有多點(diǎn)缺陷鈍化功能的無摻雜HTM(BN、BNs-F 和 BNo-F)。BNs-F的酰胺接頭中的羰基C=O和N-H分別有助于鈍化未配位的Pb2+和鹵化物相關(guān)的缺陷。同時,橋中的F原子可以通過N-H???F鍵與鈣鈦礦中的MA+相互作用。有趣的是,研究發(fā)現(xiàn)了酰胺接頭和F原子之間的分子間氫鍵(O = CNH???F),這使得 BNs-F 能夠?qū)崿F(xiàn)2.42×10-4 cm2 V-1 s-1的高空穴遷移率。因此,得益于減輕的非輻射復(fù)合行為和增強(qiáng)的電荷傳輸能力,基于 BNs-F 的優(yōu)化器件實(shí)現(xiàn)了83.4%的顯著填充因子,伴隨著高達(dá)20.56%的冠軍效率和卓越的長期穩(wěn)定性,超過了BN的器件( 19.03%)、BNo-F(19.07%) 和PTAA(19.56%)。研究結(jié)果為設(shè)計對MA+/Pb2+/I-缺陷具有綜合鈍化作用的分子以實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池提供了指導(dǎo)。
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