瑞士洛桑联邦理工学院ACS Energy Lett：高功函数二维钙钛矿作PSCs的钝化剂，从而提高VOC和PCE

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前言回顾

钙钛矿太阳能电池（PSCs）由于其简单的制造工艺、带隙可调谐性、广泛的应用以及超过26%的高功率转换效率，使其成为了下一代太阳能电池的有前途的候选者。在不同配置的PSCs（串联和单结器件）中实现高效率的关键在于减少电荷传输层和钙钛矿界面处的非辐射复合，以实现高开路电压（Vocs）。目前，已经提出了各种表面钝化剂（如碘化钾、碘化氮杂环丁烷、碘代五氟苯、噻吩、吡啶、硫氰酸甲基铵等），以减少钙钛矿表面的非辐射复合。然而，钝化机制在分子水平上往往不清楚，PSCs性能增强的原因也依旧难以捉摸。

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文献简介

基于此，瑞士洛桑联邦理工学院Anders Hagfeldt&Mohammad Khaja Nazeeruddin&Paul J等人在由CS0.05MA0.09FA0.86Pb1.05I2.82Br0.29（MA=甲基铵，FA=氟脒）组成的3D钙钛矿上沉积了一系列碘化苯乙基铵盐，包括碘化苯甲基铵（HPEAI）、碘化对氯苯乙基铵（ClPEAI）和碘化对溴苯乙基铵。钝化剂具有相似的结构，但在苯环的对位具有不同的基团（即H、Cl和Br），因此具有不同的偶极矩。除了表面缺陷的钝化之外，由于其高功函数（WF），ClPEAI盐和BrPEAI盐的沉积形成了2D钙钛矿和钙钛矿表面的能带弯曲，从而表现出更高的PCE。

图1. COF FxNy的合成示意图

图2. (a) 能带图的说明。Evac=真空能级，Cb=导带，Ef=费米能，Vb=价带;（b） 钙钛矿膜的UPS光谱的低和（c）高结合能截止; (d) 沉积的HPEAI、(e) 沉积的ClPEAI和（f）沉积的BrPEAI膜的角度分辨光电发射光谱

图3. (a) 沉积的XPEAI的PSCs的图示; (b−e) 包含XPEAI处理和原始薄膜的器件的平均光伏参数; (f) XPEA沉积薄膜相对于原始薄膜的TRPL衰减曲线; (g) PSCs在1000小时内的稳定性

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文献总结

总之，该课题组确定了一种新的钝化机制，包括在阳离子上应用具有吸电子卤素的2D钙钛矿。通过2D钙钛矿层的形成，苯乙基碘化铵盐类的钝化将会导致表面缺陷的钝化。(ClPEA)2PbI4和(BrPEA)2PbI4具有比非卤化(HPEA)2PbI4更高的WF，导致3D钙钛矿表面的能带弯曲。能带弯曲可以帮助钝化，从而提高效率和增加开路电压（该值>1.15V）。相关研究成果最新发表于国际知名期刊《ACS Energy Letters 》，题为“High-Work-Function 2D Perovskites as Passivation Agents in Perovskite Solar Cells”。

本文关键词：钝化；PSCs；能带弯曲；高功函数

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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