苏州大学李永舫院士/李耀文教授《Angew》：功能性离子液体聚合物作为稳定剂助力高性能钙钛矿光伏器件

DT半导体材料 2023-02-24 19:25

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迄今为止，钙钛矿前体油墨、薄膜、器件结构和相互依赖性引起的与稳定性相关的问题仍未得到充分探索。

近日，苏州大学李耀文教授团队在制备高效、稳定的钙钛矿太阳能电池及大面积组件方面取得了重要研究进展。在研究中通过精准高分子设计，开发了多功能聚合物离子液体（poly[Se-MI][BF4]），从而综合稳定了钙钛矿前驱体油墨、薄膜及器件，以“Functional Ionic Liquid Polymer Stabilizer for High-Performance Perovskite Photovoltaics”为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）期刊上。提出的方法有望促进pero-SC的商业化。

文章要点

(1）C=O 和Se⁺可以与铅和碘 (I^-) 离子配位，使多卤化铅胶体和钙钛矿前体墨水的成分稳定两个多月。

(2）锚定在晶界上的Se⁺和BF₄^-钝化的缺陷有效地抑制了I^-在钙钛矿薄膜中的离解和迁移。

(3）受益于 poly[Se-MI][BF₄] 的协同效应，0.062-cm²器件和 15.39-cm² 模块分别表现出 25.10% 和 20.85% 的高效率。这些设备在运行 2200 小时后仍保持其初始效率的 90% 以上。

图文分析

表1. 在反向和正向扫描下，使用新鲜和老化的过氧化物前体油墨制造的冠军n-i-p pero-SCs的详细光伏参数，面积为0.062平方厘米。

图4. 使用（a）新鲜钙钛矿前体油墨和（b）老化钙钛矿前体墨水制造的0.062-cm2钙钛矿SC的J−V曲线。（c）最大稳态光电流输出，（d）tDOS光谱，和（e）使用新鲜钙钛矿前体油墨制造的最好钙钛矿SC的TPV结果。（f）使用新鲜和老化的钙钛矿前体油墨制造的最好pero SC模块（15.39 cm2）的J−V曲线。