（钙钛矿细化领域请查看合集）
学术前沿
反式钙钛矿太阳能电池（PSCs）虽然具有高效率和可靠稳定性，但由于钙钛矿表面的缺陷和残余拉伸应力，限制了相应器件的光伏性能。
华中科技大学刘宗豪&陈炜教授&南方科技大学徐保民教授研究了氨基吡啶衍生物对FA1-xCsxPbI3钙钛矿表面缺陷的钝化能力。文章的创新点在于系统研究了不同分子构型的氨基吡啶配体作为表面钝化剂对钙钛矿器件性能的影响，并特别强调了N吡啶和─NH2官能团之间的协同效应。
结果显示，3-(2-氨基乙基)吡啶（3-PyEA）由于其合适的尺寸和强烈的配位能力，能有效减少表面碘杂质和缺陷（VI和I2），并通过其尾部氨基（─NH2）与FA+阳离子反应，减少钙钛矿薄膜的表面粗糙度，反应产物还能钝化FA空位（VFA），进一步加强与钙钛矿表面的结合相互作用。这些优势导致非辐射复合损失的抑制，钙钛矿薄膜中残余拉伸应力的释放，以及钙钛矿/[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）界面处有利的能量级对齐。
所得的反式FA1-xCsxPbI3 PSCs实现了25.65%的令人印象深刻的PCE（认证25.45%，认证稳态效率25.06%），并在55°C下经过1800小时的1太阳操作后保持了初始PCE的96.5%。
图一：A) 不同氨基吡啶配体的结构。B) 氨基吡啶配体与钙钛矿表面缺陷的相互作用能量。C,D) 经3-PyEA处理的钙钛矿薄膜的高分辨率XPS光谱：Pb 4f光谱（C）和I 3d光谱（D）。E,F) 3-PyEA处理的钙钛矿薄膜的XPS核心能级峰和拟合光谱，用于C 1s（E）和N 1s（F）。
图二：3-PyEA在抑制碘相关缺陷方面的作用。A) I2、3-PyEA和3-PyEA + I2的吸收光谱（插图：I2（己烷）、3-PyEA（甲苯）和I2 + 3-PyEA溶液颜色的变化）。B) 3-PyEA和3-PyEA+I2的FTIR光谱。C,D) 从控制（C）和3-PyEA-FA0.95Cs0.05PbI3（D）薄膜中提取的甲苯的吸收光谱，这些薄膜在不同老化时间下浸泡在1太阳光照下。
图三：控制和3-PyEA基钙钛矿薄膜的特性。A,B) 在5°至45°的不同角度下测量的控制和3-PyEA处理的钙钛矿薄膜的GIXRD图案。C) 控制和3-PyEA处理的钙钛矿薄膜的2与sin2图。D,E) 对应钙钛矿薄膜的稳态PL（D）和（E）TRPL光谱。F) 控制和3-PyEA处理的钙钛矿薄膜的UPS光谱。G) 我们工作中相应组分的能量级图。H) 半完成器件（玻璃/FTO/Ni0.95Mg0.05Ox/MeO2PACz/（控制和3-PyEA处理）钙钛矿薄膜/PCBM）的PLQY值（柱状图）与完成电池的测量平均VOC（球体）的比较。
图四：光伏性能和器件表征。A) 控制和3-PyEA处理器件的J-V曲线，反向和正向扫描。B) 控制和3-PyEA处理PSCs的稳定功率输出。C) 控制和3-PyEA处理器件的EQE光谱和集成JSC值。D) 控制和3-PyEA处理器件的tDOS分布，作为缺陷能级E的函数，通过TAS方法测量。E) 在暗处测量的控制和3-PyEA处理器件的Nyquist图。插图是等效电路。Rs-串联电阻；Crec-结电容；Rrec-复合电阻。F) 有无3-PyEA处理的PSCs的Mott-Schottky图。
图五：钙钛矿薄膜和器件的稳定性研究。A,B) 控制（A）和3-PyEA处理（B）钙钛矿薄膜在85°C下连续激光照射120分钟的归一化原位PL光谱。C) 有无3-PyEA的未封装PSCs在85°C下连续退火在N2气氛中的热稳定性。D) 在环境空气中连续1太阳等效白光LED照明下，有无3-PyEA的封装PSCs在约55°C下的归一化PCE测量。
https://doi.org/10.1002/adma.202415100
热门跟贴