朱宗龙/李忠安,时隔一年再发Science!
与传统电池相比,倒置(p-i-n)钙钛矿太阳能电池(PSC)具有制造优势,但用于稳定电荷提取层的自组装单层(SAM)容易发生热降解。P-i-n几何钙钛矿太阳能电池(PSCs)提供了简化的制造过程,更大的适应性电荷萃取层,以及比n-i-p对应的低温处理方式。自组装单分子膜(SAMs)可以提高p-i-n钙钛矿太阳能电池的性能,但超薄的SAMs可能具有热不稳定性。
在此,香港城市大学朱宗龙教授和华中科技大学李忠安教授等人报道了一种由氧化镍(NiOx)组成的耐热空穴选择层具有表面锚定膦酸(MeO-4PADBC)SAM的纳米颗粒薄膜,可以改善和稳定NiOx/钙钛矿界面。
具体来说,本文报告了一种新的SAM(MeO-4PADBC),将其固定在NiOx膜上制造倒置p-i-n钙钛矿太阳能电池。NiOx/MeO-4PADBC表现出最佳的偶极矩和适合与钙钛矿有利接触的表面,从而产生理想的能量排列,快速的空穴提取和低缺陷密度。这种界面配置也使SAM分子固定在NiOx/钙钛矿界面,并为热稳定的PSC产生了坚固的空穴选择层(HSL),其热降解活化能比ITO/MeO-3PADBC大~4 倍。这些协同效应使1.53电子伏特(eV)p-i-n钙钛矿太阳能电池VOC为1.19V,已验证的功率转换效率(PCE)为25.6%。
1.68和1.80 eV 宽带隙钙钛矿组合物器件也分别显示出令人鼓舞的22.7%和20.1%的PCE。此外,1.53 eV使用NiOx/MeO-4PADBC HSL的钙钛矿太阳能电池在65℃下能够循环1200小时,并保持90%的初始效率,和阿伦尼乌斯能量外推表明,太阳能电池在25°C能够保持80%的初始效率超过10个月。
相关研究成果以“Stabilized hole-selective layer for high-performance inverted p-i-n perovskite solar cells”为题发表在Science上。



