北京
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钙钛矿串联太阳能电池显示出良好的性能，但非辐射复合及其随时间逐渐恶化，特别是在混合 Sn-Pb 低带隙层中，限制了性能和稳定性。
基于此，来自加拿大多伦多大学（University of Toronto）的Edward H. Sargent教授及其团队发现，混合Sn-Pb钙钛矿薄膜表面存在Sn富集的组成梯度，这种梯度加剧了氧化并增加了重组率。他们研究了二胺螯合物可以优先与Sn原子螯合，从薄膜表面移除它们，实现更平衡的Sn:Pb化学计量比，使薄膜表面对Sn的氧化具有抵抗力。这一过程形成了一个电阻率低的屏障层，可以钝化缺陷并减少界面复合。通过使用1,2-二氨基丙烷进一步改善了屏障层的均匀性，实现了更均匀的分布和钝化。
结果显示，经过二胺处理的混合Sn-Pb钙钛矿太阳能电池实现了23.9%的PCE，并且在封装后，在模拟太阳光照射下最大功率点（MPP）跟踪操作650小时后，仍保持了初始PCE的90%。此外，使用二胺处理的混合Sn-Pb子电池和1.78 eV宽带隙子电池制造的全钙钛矿串联太阳能电池，展示了28.8%的PCE和1000小时的T90寿命。
Fig. 1 | Oxidation inhabitation of mixed Sn–Pb films.a, 控制组、EDA和DAP处理的混合Sn–Pb钙钛矿薄膜的Pb和Sn原子比，从表面XPS测量中提取。b,c, 使用EDA和DAP处理的混合Sn–Pb薄膜中Sn(IV)的含量。d–f, 控制组、EDA和DAP处理的混合Sn–Pb钙钛矿薄膜的SEM图像。比例尺为1微米。g,h, PbI2(EDA)2和PbI2(DAP)2单元格的晶体结构。
Fig. 2 | Surface passivation of mixed Sn–Pb films. a–c, 控制组、EDA和DAP处理的混合Sn–Pb钙钛矿薄膜的cAFM图像。比例尺为1微米。d–f, 控制组、EDA和DAP处理的混合Sn–Pb钙钛矿薄膜的QFLS图。g, 控制组、EDA和DAP处理的混合Sn–Pb钙钛矿薄膜的PL光谱。h, 薄膜样品表面的QFLS统计数据。i, 薄膜在C60沉积前后的PLQY。
Fig. 3 | Performance and stability of mixed Sn–Pb PSCs.a, 在反向（rev）和正向（fwd）扫描下测量的控制组和DAP处理的混合Sn–Pb电池的J–V曲线。b, 控制组和DAP处理的混合Sn–Pb电池的PCE统计数据。c, PbI2(DAP)2单元格、CH3NH3PbI3和CH3NH3SnI3的分解能量。d, 控制组和DAP处理的PSCs的热稳定性。e, 在模拟太阳光照射下，控制组和DAP处理的PSCs在最大功率点（MPP）跟踪下的稳定性结果。
Fig. 4 | Tandem device performance and stability.a,b, 串联设备的架构和串联的横截面SEM图像。比例尺为500纳米。c, 低带隙、宽带隙和串联电池的J–V曲线。d, 串联的EQE曲线和反射损失（表示为1-R）。e, 串联的认证J–V曲线。f, 在模拟太阳光照射下，控制组和DAP处理的串联在最大功率点（MPP）跟踪下的稳定性结果。
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https://doi.org/10.1038/s41560-024-01613-8
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