暨南大学麦耀华、范建东、吴绍航等研究者针对传统氧化镍（NiOₓ）基空穴传输层能级匹配失衡、界面活性缺陷较多，且有机表面改性剂难以适配规模化制备、无法保障器件长期稳定性等弊端，开发了一种基于碘化铈（CeI₃）的全无机界面改性策略，同步提升了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率、工作稳定性与量产可行性。无机氧化物凭借优异的稳定性可有效抑制钙钛矿吸光层降解、延长器件使用寿命，但传统NiOₓ空穴传输层的固有缺陷严重制约电池性能突破。该研究通过引入CeI₃无机改性剂构筑全无机空穴接触体系，可在空气加工环境下精准调控钙钛矿的成核与结晶过程，最终获得致密无针孔、覆盖率优异的高质量钙钛矿薄膜。
机理分析表明，CeI₃可有效钝化界面缺陷、降低界面陷阱密度、优化界面能级排布，显著抑制器件内部的非辐射复合损耗。同时，CeI₃能够调控界面过量高价镍物种，缓解界面不良反应。器件老化过程中，铈、镍、铅元素氧化态发生协同变化，碘离子流失现象得到明显抑制，证实CeI₃可通过氧化还原缓冲效应实现界面动态调控，稳固界面结构，不过该体系中具体的基元反应机制仍有待进一步探究。
器件性能测试结果表明，CeI₃改性的NiOₓ基钙钛矿电池兼具优异光电性能与规模化应用潜力：0.113cm²小面积器件光电转换效率达25.19%，21cm²大面积模组光电转换效率可达23.37%，几何填充因子高达98.3%。稳定性测试中，封装模组在60℃、50%相对湿度条件下经过1000h标准太阳光最大功率点追踪测试后，可保留92.3%的初始效率；在85℃、85%相对湿度的湿热环境下老化1000h后，效率保有率仍高达95.2%。此外，为期一个月的户外实测实验，进一步证实了该模组具备优异的实际运行稳定性。
综上，该适配空气加工、成本低廉的无机界面改性策略，依托氧化还原活性界面调控机制，有效解决了传统NiOₓ基钙钛矿电池界面稳定性差、性能受限、难以规模化的行业痛点，为研制高效、耐久、可量产的钙钛矿光伏器件提供了高效且具备普适性的技术路径。
文献信息
FullyInorganicHoleContactsEnabledbyCeI3forHigh-PerformancePerovskiteSolarModules
HaoyangZhang、KaiSun、MaoyuanWu、YifanJiao、YanyanGao、ZexingZhuang、HuilinTan、ZhenWang、JinweiGao、YoushengWang、JianzhaZheng、DaxinXiao、ShaohangWu、JiandongFan、YaohuaMai
https://pubs.acs.org/ancac3/article-abstract/doi/10.1021/acsnano.5c21962/5250144/Fully-Inorganic-Hole-Contacts-Enabled-by-CeI3-for?redirectedFrom=fulltext
热门跟贴