《AFM》：双添加剂同时提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能和稳定性

最近，基于有机铅碘化物的钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于它们的功率转换效率（PCE）从9.7％到25.5％的快速增加而引起了极大的关注。在研究中发现，钙钛矿前体溶液中的添加剂对不仅在形成钙钛矿相的同时堆积而且在鳞片边界上钝化缺陷。另外，在钙钛矿相的情况下，某种添加剂可以稳定钙钛矿相。在环境条件下不稳定。因此，提出含有氯化物（CL^-）的添加剂作为碘化物对应物的替代，因为据报道氯化物阴离子促进晶粒生长以及钙钛矿晶粒的优选取向。添加剂是改善光伏性能而且相对于甲酰胺（FA）的相位稳定性的最佳方法之一。氯基添加剂（例如氯化甲基氯化铵（Mac1））通常用于改善FAPBI₃的相位稳定性，然而通常导致开路电压VOC的损失，并且由于挥发性而伴随着钙钛矿相的不稳定性阳离子。

 

本文报告了一种改善VOC的双层添加策略。MACl至CSCl的混合比从[MAC1]/ [CSCL] = 4开始变化，其中[MAC1] / [CSCL] = 2时的VOC显示出最佳性能。CSCL的添加降低了捕集密度并增加了对电荷重组的阻力，这对V OC的增加提供了动力。此外，通过双添加剂实现的缺陷钝化能够获得比单一添加剂MACl更好的稳定性，这里的稳定性是在室温下在相对湿度下在约40％的湿度下50天进行的长期稳定性测试。通过双添加剂实现的最佳功率转换效率为23.22％，其高于MACl或CSCL的单个添加剂的型号。 相关论文以题为Dual Additive for Simultaneous Improvement of Photovoltaic Performance and Stability of Perovskite Solar Cell发表在Adv. Funct. Mater.。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100396

 

图1.光伏参数

 

图2.a）吸光度和b）FLMS沉积在玻璃基板上的(FAPbI3)0.96(MAPbBr3)0.04的稳态PL。

 

图3. 电子设备的SCLC特性

图4.形成的Perovskite FLM的SEM图像  

 

图5.A）在使用与[MACl] / [CSCL] = 2的双添加剂形成的PSCS以不同的扫描速率测量的J-V曲线。

   

图6.A）在0.924V下测量的稳态PCE和在0.924V下测量的单个MAC1添加剂的结果。

 

本文发现与比率为[MACl]：[CSCL] = 2：1的双添加剂在效能和稳定性方面优于单一MACl和CSCL添加剂。发现常规使用的单次MACl添加剂是有益于高J_SC，而单个CSCL添加剂可以提高VOC以及稳定性。不仅仅是协同作用，还从两种添加剂的组合中发现了更高的效率，因为双添加剂诱导得到的结晶度比每个单一来源的更好。预计使用双添加剂方法进一步优化可提高PCE和稳定性。（文：SSC）

   

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