吉林大学李枫红团队和牛津大学高等研究院(苏州)黄劲松团队AFM：以TOASiW12改性铝为阴极的高效稳定反式钙钛矿太阳能电池

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文章信息

以TOASiW₁₂改性铝为阴极的高效稳定反式钙钛矿太阳能电池

第一作者：余成卓

通讯作者：李枫红、黄劲松

单位：吉林大学、牛津大学高等研究院(苏州)

研究背景

反式钙钛矿太阳能电池(PVSCs)因其易于低温制造、适合柔性基底以及与多结太阳能电池的兼容性而受到广泛关注。到目前为止单结反式PVSCs的功率转换效率（PCE）已达到25%以上，显示出巨大的商业化潜力。相较于贵金属，廉价的金属铝很少被用作反式PVSCs的阴极，这是因为铝与钙钛矿活性层之间的剧烈化学反应导致PVSCs的稳定性很差。因此提高以铝为阴极PVSCs的效率和稳定性以实现低成本PVSCs大规模量产是当务之急。

通常在阴极和电子传输层之间引入阴极界面层能有效改善反式PVSCs的效率和稳定性。当前尽管许多用于改性金、银和铜的阴极界面材料已经被报道，但能明显提升铝为阴极反式PVSCs的PCE和空气稳定性的阴极界面材料是严重缺乏的。

文章简介

基于此，来自吉林大学李枫红教授团队与牛津大学高等研究院(苏州)黄劲松首席科学家团队合作，在国际知名期刊Adv. Funct. Mater.上发表题为“Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells with TOASiW₁₂-Modified Al as a Cathode”的文章。该文章报道了一种新型低成本可溶液加工的阴极界面材料，表面活性剂包覆多金属氧簇复合物[(C₈H₁₇)₄N]₄[SiW₁₂O₄₀] (TOASiW₁₂)。

以TOASiW₁₂改性铝为阴极，在反式PVSCs中实现了20.64%的PCE。因为TOASiW₁₂能有效阻断铝与钙钛矿层之间的不良化学反应并同时抑制水分子进入器件，器件稳定性得到了显著提升。未封装器件暴露空气（45%相对湿度）350小时后器件PCE仍能稳定在初始PCE的80%以上。另外当TOASiW₁₂在银或铜为阴极的反式PVSCs中作为阴极界面层时，器件不仅分别实现了21.06%和20.52%的PCEs而且呈现了好的稳定性。此工作为钙钛矿太阳能电池的商业化发展提供了一种优异的阴极界面材料。

本文要点

要点一：TOASiW₁₂ 作为阴极界面层在铝为阴极反式PVSCs中实现了20.64%的PCE。

要点二：因为TOASiW₁₂能阻挡铝原子进入钙钛矿层同时抑制水分子进入器件，器件稳定性得到了显著提升。未封装器件暴露空气（45%相对湿度）350小时后器件PCE仍能稳定在初始PCE的80%以上。

要点三：TOASiW₁₂膜能有效抑制Al为阴极反式PVSCs的退化，而BCP为阴极界面层器件因钙钛矿的分解和铝电极的腐蚀在大气中快速恶化。

文章链接

Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells with TOASiW₁₂-Modified Al as a Cathode

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202209290

通讯作者简介

李枫红教授简介：吉林大学化学学院教授，博士生导师。2005年在德国德累斯顿工业大学获博士学位（师从Karl Leo教授）。2005-2009年先后在加拿大多伦多大学和瑞典林雪平大学从事博士后研究工作。2010年加入吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室，研究方向包括有机及钙钛矿太阳能电池器件物理与化学、有机光电器件电极界面修饰和界面物理以及有机电子传输材料的N型掺杂等。

目前主要研究兴趣为用于有机及钙钛矿太阳能电池的新型可印刷阴极界面材料。已在Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., CCS Chem. 等杂志发表SCI研究论文100余篇，获授权美国发明专利2项中国发明专利6项。

黄劲松博士简介：牛津大学高等研究院(苏州)联合首席科学家，光电技术研究中心主任及钙钛矿薄膜技术创新中心主任，牛津大学物理学院和工程学院客座研究员，华南理工大学客座教授。一直专注于有机半导体材料和器件的研究，特别是新型发光二极管和光伏器件的研究领域，从基础性和应用性探索，到产业化前瞻和原型样品的开发，已发表50余篇SCI学术论文，获得十余项发明专利，并促成了部分成果的产业开发。

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