近期，我校激光加工機(jī)器人國際科技合作基地Ali Hassan博士（共同通訊作者）與電子科技大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院賈春陽教授等合作，在學(xué)術(shù)期刊《Chemical Engineering Journal》（IF 15.1）上發(fā)表題為“Additive engineering enabled non-radiative defect passivation with improved moisture-resistance in efficient and stable perovskite solar cells”的研究論文。

由于金屬鹵化物鈣鈦礦具有帶隙可調(diào)、高缺陷容忍系數(shù)、高光吸收、雙極性載流子輸運(yùn)特性、弱激子結(jié)合能、大擴(kuò)散距離和低制造成本等顯著優(yōu)點(diǎn)，在新一代的光伏發(fā)電設(shè)備中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。盡管這一材料具有廣泛的應(yīng)用前景，但其內(nèi)在和外在的不穩(wěn)定性因素，如離子遷移、Pb²⁺配位不足的缺陷、金屬或鹵化物空位，以及鈣鈦礦吸收體界面/表面的帶電離子缺陷等引起的穩(wěn)定性問題一直是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，改善鈣鈦礦材料的均勻性、結(jié)晶度和其與相鄰層材料的帶隙寬度配合對于材料能否實(shí)現(xiàn)足夠的光捕獲、抑制光生激子的復(fù)合以及促進(jìn)相反電極處載流子的產(chǎn)生和提取具有十分重要的意義。

本研究闡明了四苯基氯化磷(TPPP(Cl))絡(luò)合物作為添加劑在CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦中的作用—表面鈍化，以及鹵化物空位和不協(xié)調(diào)的Pb相關(guān)缺陷（這些缺陷限制了高效和穩(wěn)定的PSCs的制備）鈍化。TPPP(Cl)是一種含有卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物，具有與金屬離子配位的能力。此外，在鈣鈦礦薄膜的制備中加入優(yōu)化濃度后的TPPP(Cl)，能為材料提供更高的結(jié)晶度、更大的晶粒以及更低的缺陷密度，同時(shí)也提高了MAPbI₃薄膜中光生電荷的載流子壽命。通過優(yōu)化添加比，基于MAPbI₃ 平面器件的PCE從16.9%大幅提高到20.2%，同時(shí)有效地減少了器件光電流滯后現(xiàn)象的發(fā)生。此外，TPPP(Cl)作為添加劑還能提高器件的抗?jié)裥裕沟闷湓诃h(huán)境中儲存30天后，仍然能達(dá)到初始PCE的89%，從而延長了器件的穩(wěn)定性。這些結(jié)果表明了TPPP(Cl)作為鈣鈦礦前驅(qū)體添加劑對提高制備的PSCs效率和穩(wěn)定性的重要性。

近年來，我校Ali Hassan博士及他的研究團(tuán)隊(duì)一直在從事新能源材料，特別是光伏材料技術(shù)的科學(xué)研究，在《Nano Energy》《Chemical Engineering Journal》《Solar RRL》《ACS applied materials & interfaces》等期刊上發(fā)表了多篇研究論文。Ali Hassan博士還應(yīng)邀在歐洲報(bào)告了他最新的研究成果，他的研究成果得到了來自學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界同行的密切關(guān)注。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724009094