Chem. Eur. J. :二甲胺后处理用于制备更高效稳定的钙钛矿太阳能电池

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在钙钛矿材料研究中,有机阳离子(如MA+、FA+)最为热门。然而由于它们与[PbI6]4-八面体配位弱,容易在晶格中发生移位。移位的A位阳离子会在晶格中产生缺陷,成为离子迁移的通道。在潮湿或热应力下,离子的迁移和损失加速,导致钙钛矿太阳能电池的性能的衰减。研究证明,在三维钙钛矿界面生长低维(LD)钙钛矿可以有效抑制离子迁移和钝化缺陷,从而增强器件的效率和稳定性。除了直接在三维钙钛矿薄膜上沉积LD钙钛矿层外,有机胺器件后处理也是提高卤化铅钙钛矿薄膜质量的有效方法。


在这项工作中,作者引入二甲胺(DMA)用于器件后处理,以提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。DMA促进非活性区域和活性区域的界面形成LD钙钛矿,有利于缺陷钝化,阻碍离子迁移,从而抑制非辐射复合,提高载流子寿命。更为重要的是,这种可控的LD钙钛矿的形成为三维钙钛矿提供了一个保护层,以抑制挥发性成分从三维钙钛矿中逸出和水分侵入三维钙钛矿膜的活性区域。因此,作者获得了可以忽略不计的迟滞和功率转换效率(PCE)为22.29%的最佳器件,并且经过DMA后处理的器件在环境中或连续照明下的稳定性大大提高。


作者揭示了二甲胺(DMA)作为一种有潜力的后处理配体的作用,通过简单且可控的后处理,可以获得高效稳定的钙钛矿太阳能电池。器件后处理方法是在核心器件制造过程之后进行的,避免了在制造过程中引入意外杂质的风险。因此器件后处理方法具有较好的普适性,可以应用于多种钙钛矿器件的优化。作者相信这项工作将有助于为开发具有良好长期稳定性的高效钙钛矿太阳能电池铺平道路。



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图一:(a) DMA后处理原理图。(b)钙钛矿膜和器件在DMA处理前(对照)和处理后3分钟(半透明)或5分钟(透明)的图像,其中钙钛矿膜的活性区域(用红点标记)被盖板保护,不与DMA直接接触。(c) DMA处理后钙钛矿太阳能电池的结构示意图。

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图二:(a) 钙钛矿薄膜的表面SEM图像,(b) 钙钛矿薄膜的横截面SEM图像。对照钙钛矿薄膜和DMA处理的钙钛矿薄膜活性区的 (c) PL光谱和 (d) TRPL光谱。

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图三:未封装器件的 (a) 光照稳定性测试和 (b) 环境稳定性测试(在30-40% RH的环境中)。

文信息

Post-device Dimethylamine Treatment Enables Stable and Efficient Perovskite Solar Cells

Jing Liao, Xiaolong Shen, Changjiang Liu, Xumeng Yang, Dr. Haijin Li


Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202303396



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