第一作者：Randi Azmi

通讯作者：Stefaan De Wolf

通讯单位：阿卜杜拉国王科技大学

研究亮点：

1. 通过定制2D-钙钛矿层的尺寸片段来制造可选择性钝化钙钛矿表面且耐湿抗热的PSC。

2. 优化后的倒置PSC器件实现了24.3%的 PCE，置于湿热环境中>1000小时后仍保留其初始效率的>95%。

一、研究背景

为了使具有高功率转换效率（PCE）的钙钛矿太阳能电池（PSC）商业化，必须实现长期稳定性，这通常通过加速降解测试进行评估。PSC的发展障碍之一是无法通过湿热测试（85摄氏度和85%相对湿度），这也是衡量商用光伏（PV）组件稳定性的标准。实现2D钙钛矿层钝化有望解决钙钛矿薄膜受水分或氧气的入侵及高温性能不足等问题。

二、主要内容

有鉴于此，近日沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学Stefaan DeWolf团队通过引入油胺碘（OLAI）分子以形成Ruddlesden-Popper相2D-钙钛矿层，实现对3D-钙钛矿的表面缺陷的处理，从而提高PCE并延长倒置PSC的稳定性。此外，作者通过从较低温度到较高温度调整退火条件来定制2D钙钛矿碎片的尺寸（这也决定了它们的光学和电子特性）。

结果显示，这项工作根据IEC 61215：2016协议成功封装了PSC，并通过了行业相关的湿热测试。经过>1000小时的湿热测试后，最终PCE>19%，这是目非常高的保留PCE。在85°C下热退火>500小时后，2D钙钛矿钝化膜（3D和2D钙钛矿）的结构和光学特性没有实质性变化，证实了这种2D钙钛矿钝化方法的鲁棒性。作者在环境空气中模拟的1日照射下对封装的电池进行了最大功率点跟踪（MPPT）测量，持续>500小时。在这里，基于2D-RT的器件在经过>500小时的MPPT测试后保留了高达95%的初始PCE，而对照器件仅保留了其PCE<90%约100小时。

图1 通过调整退火条件来控制二维钙钛矿结构的尺寸

图2 存在和不存在2D钙钛矿钝化薄膜的光学特性和能级分布

图3 2D/3D钙钛矿异质结的器件性能和稳定性

文献信息

Randi Azmi, Esma Ugur, Akmaral Seitkhan,et al. Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions.

https://doi.org/10.1126/science.abm5784 (2022).

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