隨著全球能源危機(jī)的加劇和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，太陽(yáng)能作為一種清潔、可再生的能源，其開(kāi)發(fā)和利用受到了廣泛關(guān)注。在眾多太陽(yáng)能電池技術(shù)中，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因其高效率、低成本和制造簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)脫穎而出。尤其是全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池(Tandem Solar Cells, TSCs)，因其潛在的高效率而備受關(guān)注。然而，作為底部低帶隙子電池的錫鉛(Sn-Pb)鈣鈦礦，由于其對(duì)氧化的敏感性和晶體形態(tài)的不完善，導(dǎo)致在界面處的非輻射復(fù)合嚴(yán)重，這限制了電池效率的進(jìn)一步提升。 在這項(xiàng)研究中，研究人員報(bào)道了一種表面修飾劑4-(三氟甲基)苯酰肼(TFH)，它能夠在鈣鈦礦薄膜表面構(gòu)建還原性化學(xué)環(huán)境，保護(hù)鈣鈦礦免受水和氧氣的侵蝕。TFH通過(guò)雙位點(diǎn)結(jié)合優(yōu)先垂直錨定在Sn-Pb鈣鈦礦上，形成界面偶極子，促進(jìn)電荷提取。TFH的還原性肼基團(tuán)能有效抑制Sn2+和I?的氧化，從而減少Sn-Pb鈣鈦礦的缺陷密度和能量無(wú)序。因此，經(jīng)TFH處理的器件實(shí)現(xiàn)了22.88%的冠軍光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)，并在連續(xù)500小時(shí)的單日光照射下保持了超過(guò)93%的初始效率。結(jié)合1.79 eV的寬帶隙子電池，展示了全鈣鈦礦TSCs中28.17%的PCE。 圖1 DFT計(jì)算模型顯示TFBH、TFA和TFH在Sn-Pb鈣鈦礦表面的吸附模型。展示了TFBH、TFA和TFH在鈣鈦礦表面的取向排列示意圖以及它們的分子結(jié)構(gòu)和電靜勢(shì)(ESP)圖像。 圖2 TFBH、TFA和TFH與SnI2、PbI2混合的1H NMR譜圖。XPS譜圖顯示了鈣鈦礦薄膜的Sn 3d和Pb 4f的光譜。FTIR譜圖顯示了TFH及其與SnI2、PbI2混合后的光譜。UV-vis光譜顯示了添加TFH與否的SnI2溶液在空氣中的氧化過(guò)程。 圖3 控制組和目標(biāo)組Sn-Pb鈣鈦礦薄膜的PL映射圖。TRPL衰減曲線。TPV衰減曲線。sEQE光譜。TPC光譜。Mott-Schottky曲線。暗J-V曲線。經(jīng)TFH處理的鈣鈦礦薄膜在單日光照射下浸泡在甲苯溶液中9小時(shí)后的UV-vis吸收光譜。 圖4 Sn-Pb PSCs的器件結(jié)構(gòu)示意圖?？刂平M和目標(biāo)組Sn-Pb PSC器件的J-V曲線。目標(biāo)Sn-Pb器件的EQE光譜和積分JSC曲線?？刂平M