朱瑞:基于联硼辅助界面缺陷调控策略的高性能平面钙钛矿太阳能电池

qianshan

钙钛矿太阳能电池以其优异的光电性能，在光伏领域掀起了新的研究热潮。短短几年内，有机-无机杂化钙钛矿电池的光电转换效率已经从3.8% 跃升至当前的23.3%，与商业化的晶硅太阳能电池相当。混合阳离子卤化物钙钛矿的前驱体溶液具有胶体化学特征，有机阳离子可以与[PbI 6]4−形成配位配合物。伴随复杂的结晶过程，所制备的钙钛矿薄膜表面或内部存在不均匀的成分分布和局部未反应残留物。已有报道指出，在甲脒碘（FAI）基钙钛矿中存在一些未反应的FAI，会在钙钛矿薄膜表面形成一个富FAI区，导致离子缺陷的增加进而恶化器件性能。然而，在钙钛矿太阳能电池中，如何有效消除这些反应残留物仍然是一个问题。因此寻找一种简易的方法消除未反应的有机卤化物来减少缺陷或非辐射复合中心尤为重要。

近日，北京大学朱瑞研究员，涂用广博士和杨晓宇博士生等人提出联硼辅助界面缺陷调控策略，通过在钙钛矿薄膜表面旋涂B2Cat2 (C12H10B2O4，双联邻苯二酚硼酸酯)，加热下FAI与B2Cat2反应生成气体逸出，有效消除了表面未反应的有机卤化物。基于该方法制备的平面钙钛矿太阳能电池性能明显改善，最高光电转换效率为21.11%，稳定输出功率为20.83%，同时，在不同扫描条件下，迟滞效应可忽略不计。相关成果以题为“Diboron-Assisted Interfacial Defect Control Strategy for Highly Efficient Planar Perovskite Solar Cells”发表在Adv. Mater.上。

在该研究中，作者提出联硼辅助界面缺陷控制策略，即由联硼化合物(B2Cat2)选择性消除未反应的FAI，有效加快电荷的提取及抑制非辐射复合，进而制备得到高性能的平面钙钛矿太阳能电池。值得注意的是，该策略有利于光生空穴从钙钛矿薄膜到空穴传输层的转移。最终，与空白样相比，电池的最高光电转换效率由19.61%提高到21.11%，该研究为平面钙钛矿太阳电池的界面缺陷调控及器件效率提升开辟了一条新的途径。

文献链接：Diboron-Assisted Interfacial Defect Control Strategy for Highly Efficient Planar Perovskite Solar Cells(Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201805085）