近年來(lái)，新興的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展突飛猛進(jìn)，在短短十年里其光電轉(zhuǎn)化效率從3.8%迅速發(fā)展到目前25.5%的認(rèn)證效率，被視為最具有應(yīng)用潛力的新型高效率太陽(yáng)能電池之一。
雖然鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有很高的光電轉(zhuǎn)換效率已與多晶硅薄膜電池相媲美，但是電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性遠(yuǎn)未達(dá)到商業(yè)化的要求。此外，傳統(tǒng)的低溫溶液法可以便利地制備鈣鈦礦薄膜，但所制備的鈣鈦礦通常是多晶薄膜極易在晶界或表面產(chǎn)生針孔和缺陷。產(chǎn)生的缺陷不僅可以捕獲光生載流子，限制載流子的擴(kuò)散，降低載流子的壽命，而且還會(huì)引起離子遷移和擴(kuò)散，最終導(dǎo)致器件的穩(wěn)定性和效率下降。
中科院功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝/福建省納米材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高鵬課題組針對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池表面缺陷和水分侵蝕所導(dǎo)致的穩(wěn)定性問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一系列D-π-A型卟啉分子，并在使用這一系列卟啉小分子鈍化鈣鈦礦表面缺陷作用機(jī)制方面的研究取得重要進(jìn)展。
研究發(fā)現(xiàn)，以該系列卟啉分子CS0, CS1, CS2處理鈣鈦礦表面，不僅可以有效地鈍化鈣鈦礦表面缺陷從而抑制perovskite/HTM界面間的非輻射復(fù)合，由于卟啉分子上的疏水型長(zhǎng)烷基鏈的存在同時(shí)還可以有效地阻擋空氣中水分子的入侵。最終基于CS0, CS1, CS2鈍化的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池均表現(xiàn)出良好的濕穩(wěn)定性和提升的器件性能，基于CS1鈍化的器件獲得了22.37%?的最高電池效率。
測(cè)試表明，編號(hào)為CS0-CS2的卟啉材料上的氰基丙烯酸官能團(tuán)成功鈍化鈣鈦礦晶格表面和晶界的缺陷，從而提高器件的VOC和FF。
相關(guān)工作發(fā)表在國(guó)際期刊Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202007762)?上。本文通訊作者為中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所高鵬研究員，第一作者為麥綺倫副研究員，共同第一作者為博士研究生周勤。
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文章來(lái)源：中科院海西研究所
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