陕师大刘生忠教授团队《Adv. Mater.》：40.1% ！钙钛矿太阳能电池效率新高

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随着手持式装置以及可穿戴式电子产品与IoT的迅速发展，数百亿个低功耗室内应用的电子设备需要大量的离网电源。太阳能电池如已经证明可有效将室内环境中低强度光能转换成微瓦到兆瓦等级的装置，被公认是驱动低功耗电子设备的理想选择。钙钛矿太阳能电池具有带隙可调、吸收系数高等优点，受到了广泛关注。在钙钛矿薄膜形成过程中，不可避免的会形成大量的缺陷，造成严重的非辐射复合损失，从而使得器件的性能大大降低。因此，降低非辐射复合损失是钙钛矿太阳能电池在弱光环境应用中的重大挑战。

近日，陕西师范大学材料学院刘生忠教授团队在Advanced Materials上发表了题为“40.1% Record Low-Light Solar-Cell Efficiency by Holistic Trap-Passivation using Micrometer-Thick Perovskite Film”的论文。本论文通过两步法制备了微米厚的钙钛矿薄膜。利用体相掺杂和表面钝化两种方法，使体相缺陷和表面缺陷大幅降低，使得钙钛矿薄膜的平均载流子寿命从1.41 μs提高至7.72 μs，最终使得器件的V_oc和PCE都得到大幅的提升。该研究得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划等项目的支持。

 图1 (a)钙钛矿薄膜的制备过程，(b)平面钙钛矿电池器件结构图，(c)对照和目标器件的J-V曲线和(d)PCE分布图。

 图2 (a)沉积在玻璃基板上的钙钛矿薄膜的稳态光致发光光谱图，(b)时间分辨光致发光衰减曲线，(c)C-V曲线和(d)基础和优化器件的阻抗图。

图3 (a)具有不同GA摩尔比的(FAPbI₃)_0.92(MAPbBr₃)_0.08膜的XRD图谱，(b) (FAPbI₃)_0.92(MAPbBr₃)_0.08钙钛矿薄膜和(c)含有8％mol GA 薄膜的SEM图像，所有照片的比例尺均为1 μm，(d)含有不同浓度GA的(FAPbI₃)_0.92(MAPbBr₃)_0.08薄膜的UV-V_is吸收光谱，(e)不含GA和含有8％mol GA薄膜的稳态光致发光光谱和(f)时间分辨光致发光衰减光谱。

图4 掺有GA的钙钛矿薄膜的SEM图像(a)是未经CH₃O-PEABr处理，(b)经过CH₃O-PEABr处理。GA掺入钙钛矿的AFM图像(c)不带和(d)带有CH₃O-PEABr涂层。(e)和(f)分别是不处理和经过CH₃O-PEABr处理的含有GA的钙钛矿薄膜的PL和TRPL。

论文第一作者：何希来（陕西师范大学）、陈江照（重庆大学）

论文通讯作者：任小东、赵奎、刘生忠

原文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202100770

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