反溶剂工程助力低缺陷态高效稳定FA基钙钛矿太阳能电池

【作者】 申金良； 葛翔； 王宇航； 李娜； 杨少鹏；

【机构】 河北大学物理科学与技术学院；

【摘要】 单结钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率（PCE）在短短十几年内其认证效率已突破25.7%,然而,PSCs仍存在如稳定性差、再现性低、迟滞效应明显等问题,钙钛矿中的缺陷是导致这些问题的主要原因之一^[1]。反溶剂工程是钝化钙钛矿缺陷的一种简单有效的方法。在本工作中,我们将含多功能基团的有机分子聚合物PDBD-T、PM6（PDBD-T-2F）、PDBD-T-SF加入氯苯反溶剂中,通过反溶剂工程简单有效的实现了对钙钛矿中的深能级和浅能级缺陷的双重钝化,其中的噻吩基团和Pb²⁺通过路易斯酸碱作用减少深能级缺陷(如未配位的Pb²⁺、Pb-I反位缺陷、Pb-Pb二聚体等),F基与有机阳离子（MA/FA）可形成强烈的氢键（N-H···F）并与Pb²⁺形成强烈的离子键钝化浅能级缺陷(MA⁺、FA⁺、Pb²⁺空位)。同时,优化了能级排列,抑制了水分对钙钛矿的侵蚀,增强了器件的稳定性。采用深能级瞬态谱（DLTS）研究不同有机分子聚合物对缺陷的影响,其中PDBD-T-SF对缺陷的钝化效果最佳。最终,基于PDBD-T反溶剂工程的(FA_0.95MA_0.05) Pb(I_0.95Br_0.05)₃PSCs的冠军器件PCE达到23.31%（基础器件PCE=20.28%）。在大气环境下（RH<30%,RT）下放置30天仍能保持85%以上的效率。更多还原