逄淑平&王啸Angew.：PMMA-AM界面层促进高效钙钛矿太阳能电池!|pmma|丙烯酸|太阳能电池|王啸|钛矿

研究内容

溶液处理的有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于其低成本的处理、独特的光电特性和高达25.7%的功率转换效率（PCE），已被证明是下一代光伏电池最有前途的候选者之一。钙钛矿薄膜中的金属阳离子缺陷和卤素阴离子缺陷对钙钛矿太阳能电池（PSC）的效率和稳定性至关重要。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所逄淑平研究员和王啸研究员合成了一种无规聚合物，聚（甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺）（PMMA-AM）作为界面钝化层，用于协同钝化配位不足的Pb2+并锚定[PbI6]4-八面体的I。这种钝化导致开路电压从1.12提高到1.22 V，并提高了太阳能电池器件的稳定性。相关工作以“Multifunctional Polymer as an Interfacial Layer for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1.作者将酰胺基团被引入到广泛使用的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中，以形成多功能聚甲基丙酸甲酯-丙烯酰胺（PMMA-AM）钝化层。由于界面PMMA-AM钝化层在氯苯中的溶解度低，因此在空穴传输层沉积过程中不会破坏该钝化层。

要点2.酯基和酰胺基的共存不仅可以在界面上配位Pb2+，而且可以锚定I-进一步抑制像间隙I和Pb-I抗蚀剂的缺陷。氢键（N-H…I）的形成可以进一步帮助初级C=O与Pb2+的结合。

要点3.该钙钛矿层的缺陷被更有效地抑制，导致器件的开路电压（VOC）从1.12 V大幅增加到1.22 V，并且获得了23.24%的PCE。此外，大面积（14cm2）钙钛矿模块的PCE达到20.64%。PMMA-AM改性装置表现出优异的长期稳定性，在连续照明下运行1,000小时后，保持其初始PCE的95%。

研究图文

图1. PMMA-AM共聚物的表征。

图2. 钙钛矿膜和PMMA-AM处理界面的表征。

图3. PMMA-AM和PbI2之间的相互作用。

图4. 增强的光伏性能和器件稳定性。

文献详情

Multifunctional Polymer as an Interfacial Layer for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells

Bingqian Zhang, Chen Chen, Xianzhao Wang, Xiaofan Du, Dachang Liu, Xiuhong Sun, Zhipeng Li, Lianzheng Hao, Caiyun Gao, Yimeng Li, Zhipeng Shao, Xiao Wang,* Guanglei Cui, Shuping Pang*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202213478

作者简介

逄淑平，男，1980年生，博士，研究员，博士生导师。国家优秀青年基金获得者。2011年毕业于德国马普高分子所/美因茨大学，获化学博士学位，2011年10月起于中科院青岛生物能源与过程所工作。现任中科院青岛生物能源与过程所研究员，主要从事半导体材料与光伏器件的研究，作为负责人承担国家科技部国际合作项目，国家自然科学基金委面上项目、优秀青年基金，山东省杰出青年基金项目，中科院青年促进会基金，青岛市应用基础研究计划项目和青岛市战略性新兴产业培育计划项目等。先后在材料、化学等方面的国际权威杂志Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Energy Mater.、Chem.等杂志发表相关论文100余篇，引用超过4000次。申请国家发明专利5项，已授权3项。