北京
主要内容：
宽带隙（WBG）钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为各种串联配置中的顶子电池，是当前实现高效光伏发电的关键推动者。它们能够有效地吸收高能量光子并产生高开路电压（Voc），从而显著提高电池的光电转换效率。然而，这些电池在实际应用中面临着显著的光电压损失和相分离等重大挑战，这些挑战严重阻碍了其潜在效率和稳定性的提升，限制了其商业化应用的进程。
在此背景下，南开大学张建军教授带领其团队针对WBG PSCs面临的挑战，开发了一种创新的分子添加剂策略。该策略在钙钛矿加工过程中引入了双功能的ODABr二铵盐（十八烷-1,8-二胺溴化物）。选择ODABr作为添加剂，是基于其独特的分子结构和化学性质，有望与钙钛矿材料发生特定的相互作用，从而改善电池的性能。在加工过程中，通过精确控制ODABr的添加量和添加时机，成功制备出具有优选取向结晶和增强相均匀性的分层二维/三维（2D/3D）钙钛矿薄膜。
ODABr的引入对钙钛矿薄膜的性能产生了显著影响。一方面，它促进了钙钛矿薄膜沿（100）晶面的择优取向生长，这种择优取向有利于电荷载流子的有效传输，并降低了陷阱态密度，从而增强了电荷载流子迁移率。另一方面，ODABr通过形成2D/3D混合结构，有效抑制了光照诱导的卤化物相分离，实现了更高的相稳定性（AM 1.5G）。这种双功能作用显著降低了非辐射复合损失，并延长了载流子寿命。
实验结果表明，经ODABr处理的WBG PSCs在性能上取得了显著提升。开路电压（Voc）从1.14 V提高到1.22 V，光电转换效率（PCE）从19.01%提升到20.71%。与表现出明显光致发光红移（表明存在严重相分离）的对照样品相比，ODABr修饰的薄膜在相同光照条件下仅表现出微小的光谱偏移，这进一步证明了ODABr在抑制相分离方面的有效性。
张建军教授团队的这项研究不仅证明了ODABr在抑制非辐射复合损失和增强WBG PSCs稳定性方面的有效性，还为WBG PSCs的商业化应用提供了新的可能性。通过实施这些优化策略，ODABr为推进具有更高功率转换效率和运行稳定性的钙钛矿光伏器件提供了一个坚实的技术框架。这一研究成果不仅推动了钙钛矿太阳能电池领域的技术进步，也为未来光伏技术的发展开辟了新的方向，有望带来显著的环境效益和经济效益。
文献信息：
Bifunctional Passivation of Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells via Long-Chain Organic Ammonium Salts
Baoyu Han，Hongkun Cai，Chao Liu，Zhihao Hu，Jifeng Liu，Boyan Li，Shuping Lin，Qi Sun，Yingchen Li，Qinwen Guo，Jian Ni，Juan Li，Jianjun Zhang
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c03960
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