陕西师范大学AEM：24.95% 钙钛矿电池不同带电离子和缺陷综合钝化|光谱|电化学|电离子|金属|钙钛矿电池|钝化|陕西师范大学

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学术前沿

在金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）中，由于表面缺陷引起的非辐射电荷复合是一个显著的问题，这影响了高效率和稳定性的实现。

陕西师范大学苟婧&刘生忠教授团队探索了一种多功能有机盐新斯的明甲硫酸盐（NMS），通过精细调控钙钛矿膜的结晶过程，最小化缺陷并钝化表面缺陷。NMS的C═O和S═O与Pb2+配位，而S═O的氧原子通过氢键（O∙∙∙H─N）与FA+相互作用。通过NMS处理，钙钛矿膜的结晶过程被延迟，能级被优化，表面缺陷被有效钝化，从而显著降低缺陷密度并改善钙钛矿能级的排列，增强了器件内的载流子传输和提取。

结果表明，通过NMS处理的器件实现了24.95%的稳定功率转换效率（PCE）。即使在环境条件下存放50天后，器件仍保持了89.39%的初始效率。即使在85°C下暴露600小时后，器件也保持了85.12%的初始效率。

图一：a) NMS对钙钛矿缺陷钝化的示意图。b) 纯NMS和PbI2+NMS的FTIR光谱。c) NMS和PbI2+NMS样品中─N(CH3)3+片段的13C NMR光谱。d) 纯FAI和FAI+NMS在2500-3600 cm−1区域的FTIR光谱。e) 纯FAI、NMS和FAI+NMS的FTIR光谱。f) 未经和经过NMS修饰的钙钛矿膜的Pb 4f、g) I 3d和h) N 1s的XPS光谱。

图二：a,b) 控制和优化膜在旋涂（左）和退火（右）过程中的原位UV-Vis测量。c) 钙钛矿薄膜结晶过程的机理图。

图三：a) 控制膜和b) 优化膜的顶视SEM图像和晶粒尺寸分布；c) 控制膜和d) 优化膜的AFM图像。e) 控制膜和优化膜的UV-vis吸收光谱及Tauc图。f) 控制膜和优化膜的XRD图。g) 控制膜和优化膜的PL光谱。h) 控制膜和优化膜的TRPL光谱。

图四：a) FTO/TiO2/FA0.9Cs0.1PbI3/Spiro-OMeTAD/Au器件结构。b) 能级排列示意图。c) 冠军PSCs的电流密度-电压（J–V）曲线。d) 设备的外部量子效率（EQE）光谱。e) 控制和优化设备在暗条件下的电容-电压（C–V）曲线。f) 控制和优化设备在暗条件下的电流J–V曲线。g) 控制和优化设备的空穴注入电流（SCLC）与电压关系。h) 控制和优化设备光强度对Voc的影响图。i) 控制和优化设备的电化学阻抗谱（EIS）图。