南科大Science：高PCE太阳能电池的水系分解！ – 质料牛

1.【导读】

尽管钙钛矿太阳能电池（PSC）具备低老本制作以及26.1%的南科能电牛高功率转换功能（PCE）的后劲，但钙钛矿层中的太阳缺陷不断是实现高功率转换率的主要挑战。因此，水系找到去除了前体杂质的分解措施，以及更好地清晰杂质的质料影响，可能后退PSCs的南科能电牛功能。处置这些外在因素的太阳一种措施是运用结晶妨碍纯化。在这种情景下，水系再消融预先分解的分解钙钛矿微晶粉末作为后续钙钛矿膜制备的前体。这种措施可能实现高度的质料晶体取向、精确的南科能电牛化学计量比以及低的陷阱态密度。可是太阳，这些措施受到与实现高纯度、水系最大限度地削减情景影响以及优化产量相关的分解挑战的干扰。此外，质料还清晰缺少定量评估分解钙钛矿微晶纯度的钻研。运用水作为钙钛矿分解的溶剂可能运用其极性、氢键能耐、室温下的低挥发性，而且更适宜情景。可是，当初在钙钛矿微晶的分解中运用水作为溶剂依然相对于受限。因此，需要开拓一种可能按比例分解高纯度晶体并后退钙钛矿膜品质的水性溶剂。

2.【下场掠影】

基于以上难题，南方科技大学徐保夷易近教授、王行柱教授以及Zhang Yong散漫韩国成均馆大学Nam-Gyu Park教授，提出了水系分解钙钛矿微晶（ASPM）作为PSCs的前体质料。该措施实现为了千克级的大规模破费，并用重价的低纯度质料分解了纯度高达99.996%、平均纯度为99.994±0.0015%的甲脒碘化铅（FAPbI₃）微晶。进一步钻研表明，组成水溶液中最大杂质的Ca²⁺的削减导致载流子陷阱态的最大削减，而Ca²⁺的引入被证实会飞腾器件功能。运用这些纯化的前体，钻研职员在颠倒PSCs中实现为了25.6%（25.3%认证）的PCE，并在50℃下不断模拟太阳映射1000小时后保存了94%的初始功率转换功能。相关钻研下场以“Aqueous synthesis of perovskite precursors for highly efficient perovskite solar cells”为题宣告驰名期刊Science上。

3.【中间立异点】

• 提出了ASPM作为PSCs的前体质料，用重价的低纯度质料分解了纯度高达996%的甲脒碘化铅（FAPbI₃）微晶，实现为了千克级的大规模破费。
• 在颠倒PSCs中实现为了6%（25.3%认证）的PCE，并在50℃下不断模拟太阳映射1000小时后保存了94%的初始PCE。

4.【数据概览】

图1. FAPbI₃钙钛矿微晶的水系分解© 2024 AAAS

图2. 水系分解钙钛矿微晶的纯化© 2024 AAAS

图3. 钙钛矿薄膜的成核结晶历程© 2024 AAAS

图4. 载流子传输机制© 2024 AAAS

图5. PSCs的功能© 2024 AAAS

5.【下场开辟】

综上，本钻研乐成地证明了用水溶液法可扩展地分解超纯钙钛矿微晶。钻研夸张了钙钛矿前体中杂质对于体缺陷的倒霉影响，从而影响了PSCs的功能。而本钻研服从揭示了PCE以及晃动性的清晰改善，突出了ASPM经由消除了杂质，特意是Ca²⁺来处置这些下场的后劲。此外，本钻研的水系分解措施被证实是通用的，可能破费种种卤化物以及阳离子基铅钙钛矿微晶。这种多功能性扩展了光伏之外的潜在运用规模，为差距规模的立异提供了机缘。因此，本钻研不光增长了PSC技术，而且为钙钛矿质料的新运用掀开了大门。

原文概况：Aqueous synthesis of perovskite precursors for highly efficient perovskite solar cells.

本文由大兵哥供稿。

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