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学术前沿
混合锡铅（Sn-Pb）钙钛矿在全钙钛矿串联电池中起着至关重要的作用，但锡2+的易氧化性和基于锡的钙钛矿的快速结晶给制备高质量的混合Sn-Pb钙钛矿薄膜带来了重大挑战，从而限制了器件的性能和稳定性。
香港城市大学Alex K.-Y. Jen教授&南方科技大学徐保民教授提出了一种名为2-氨基-3-巯基丙酸盐酸盐（AMPH）的全能添加剂，它可以作为还原剂在薄膜制备过程中抑制Sn4+的形成。此外，AMPH与Sn基前体的强结合显著减缓了结晶过程，从而得到了结晶度更高的高质量薄膜。剩余的AMPH及其氧化产物在薄膜中有助于提高氧化抗性和显著降低缺陷密度，特别是Sn空位。
得益于AMPH的多功能性，单结窄带隙钙钛矿太阳能电池实现了23.07%的功率转换效率（PCE）。最佳的全钙钛矿串联电池也展示了28.73%的PCE（认证27.83%），这是迄今为止报道的最高效率之一。串联器件在连续运行500小时后仍能保持初始效率的85%以上。
图一：a) AMPH+和Sn4+在前体溶液中的标准氧化还原电位和氧化还原反应。b) 钙钛矿薄膜中AMPH+和SAPH+阳离子的空间分布。c) 在DMSO-d6中AMPH与SnI4混合的13C NMR光谱。右图显示了不同AMPH添加下SnI4溶液的颜色变化。d) 暴露在空气中60分钟的原始和含AMPH的SnI2溶液的透射光谱。e) DFT计算的SnI2和SnI2基复合物的HOMO能级。f-h) 暴露在空气中60分钟时，无或有AMPH和SAPH的混合Sn-Pb前体溶液的照片。
图二：a) 纯AMPH粉末、与SnI2和PbI2混合的AMPH的FTIR光谱。b) 纯AMPH溶液、与SnI2和PbI2混合的AMPH的1H NMR光谱。c) 计算的FAI-PbI2、FAI-SnI2和AMPH诱导的加合物的结合能。在旋涂和退火过程中，d) 控制和e) 目标钙钛矿薄膜的原位PL光谱。从960 nm提取的PL强度用于f) 控制和g) 目标薄膜的变化。
图三：a) 控制和b) 目标钙钛矿薄膜的顶视SEM图像。比例尺为2微米。c) 控制和目标钙钛矿薄膜的XRD光谱和d) Sn 3d XPS光谱。e) 在PEDOT:PSS基底上沉积的含AMPH钙钛矿薄膜的TOF-SIMS深度剖析和f) S 2p XPS光谱。g) 控制和目标钙钛矿薄膜的能量级图。h) 在石英基底上沉积的控制和目标薄膜的TRPL光谱。i) 采用ITO/PEDOT:PSS/钙钛矿/金结构的空穴-only器件的J-V曲线。
图四：a) 单结PSC制造中使用的器件结构。b) 控制和目标PSC之间的光伏参数比较。c) 冠军目标设备在正向和反向扫描下的J-V曲线。d) 冠军目标设备的EQE光谱和带隙确定。f) 冠军控制PSC和分别含有SAPH和AMPH的PSC的J-V曲线。g) 在环境条件下存储的冠军PSC的PCE衰减趋势。h) 在不同氧含量下制备的冠军PSC的平均PCE衰减。
图五：a) 全钙钛矿串联电池的器件结构和b) 横截面SEM图像。c) 最佳性能串联电池在正向和反向电压扫描下的J-V曲线。d) 最佳性能串联电池的EQE光谱。e) 控制和含AMPH串联电池的PCE直方图。f) 无和有AMPH处理的串联电池的操作稳定性通过MPP跟踪。g) 在N2气氛下连续照明100小时前后控制和目标Sn-Pb钙钛矿的KPFM图像。
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